科学家发现细菌如何利用电尖峰耐受抗生素

研究人员发现了一些细菌如何利用电尖峰来克服抗菌药物，从而可能导致产生对抗生素具有耐药性的“超级细菌”。这项由约克大学和北京大学的团队领导的研究揭示了细菌——其中许多会导致衰弱性疾病——如何表现出与神经细胞中发现的非常相似的短暂电尖峰，并利用它们来帮助逃避抗生素的杀灭作用。

科学家团队创造了新型指示剂染料，可以直接拼接到细菌的遗传密码中，然后可以使用细菌的荧光来测量单个细胞膜上的电压。

抗菌素耐药性或AMR是世界上最紧迫的健康问题之一，每年在全世界造成超过100万人死亡，这是因为细菌和真菌等细菌对旨在杀死它们的抗生素药物的耐药性越来越强。

药物耐受性

目前还不清楚不同的细菌是如何对这些药物产生耐受性的，因此努力了解这种情况是如何发生的对于为开发根除细菌的新方法铺平道路很重要。

该研究的作者说，这项研究在了解活跃生长的细菌如何在其细胞膜上表现出瞬态电尖峰，以及这些尖峰如何与增强的抗生素杀伤能力之间存在关联方面向前迈出了重要一步。

电压

该研究的共同主要作者、约克大学生命物理学​​组的马克·利克教授说：“我们的研究表明，当细菌活跃生长时，例如在感染期间，它们会出现短暂的峰值它们细胞膜上的电压。”

“这些尖峰看起来与感觉刺激期间在神经细胞中看到的尖峰非常相似。它们的大小和频率可以通过改变细胞周围化学离子的混合物来‘调整’，这种方式表明细胞膜中的微小通道正在动态打开并关闭。”

“我们发现具有更大和更频繁尖峰的细胞可以在它们有机会杀死细胞之前通过这些通道吐出抗生素。”

传染性菌落

这项研究可能会解决一些被称为“持久性细菌”的细菌在抗生素治疗停止后如何有效地自我复苏并继续生长新的感染性菌落的难题。

该团队开发了新的荧光染料，作为直接插入细菌遗传密码的高精度电压传感器。在这些细胞上使用激光荧光显微镜使团队能够首次在单个细胞上直接观察到这些电压尖峰。

超级细菌

Leake教授说：“新的科学研究，例如我们的研究，可以帮助我们在单细胞的规模上了解细菌如何利用电信号来帮助它们在抗生素中存活下来，这可能有助于为全新的治疗方法铺平道路，这些方法专注于破坏细菌的‘电路’，以对抗全球正在出现的超级细菌感染威胁。”