《Current Biology》3步之内有解药——人类皮肤上这种常见真菌能消灭致命的超级病菌

时间:2025年5月21日
来源:Current Biology

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研究所的科学家俄勒冈州大学已鉴定出一种由人类皮肤上常见的酵母产生的分子,该酵母对金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌活性,金黄色葡萄杆菌是美国每年约500000例住院治疗的细菌。

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酵母马拉色菌属(Malassezia有助于保护皮肤免受细菌感染,但只能达到一定程度。

研究所的科学家俄勒冈州大学已鉴定出一种由人类皮肤上常见的酵母产生的分子,该酵母对金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌活性,金黄色葡萄杆菌是美国每年约500000例住院治疗的细菌。

这一发现代表了抗击抗生素耐药细菌的一种新策略。该大学博士后研究员、首席研究员凯特林·科瓦尔斯基表示,尽管耐药感染对全球构成的威胁越来越大,但人类皮肤上的真菌仍然是潜在新抗生素的主要未开发来源。

研究结果于4月14日发表于Current Biology,重点介绍了皮肤真菌马拉色菌如何代谢油脂,产生具有定向抗菌作用的脂肪酸。这些脂肪酸对杀死金黄色葡萄球菌特别有效,约三分之一人口的鼻腔中携带这种细菌无害。然而,当金黄色葡萄球菌通过伤口或切口进入体内时,会引起严重感染,最显著的是皮肤和软组织感染,通常称为葡萄球菌感染。

金黄色葡萄球菌也是医院的超级细菌因对现有抗生素有耐药性而臭名昭著,提高了对新药的迫切需求。

具有新潜力的新发现化合物

科瓦尔斯基说:“有很多研究发现了新的抗生素结构,但有趣的是,我们发现了一种众所周知且人们以前研究过的化合物。”

该化合物在正常的实验室条件下无毒,但在复制健康皮肤的酸性环境的条件下可能有效。

科瓦尔斯基补充道:“我认为这就是为什么在某些情况下我们可能会错过这些抗菌机制的原因,因为实验室的pH值还不够低。但人类皮肤确实是酸性的。”

科瓦尔斯基说:“人类是一系列微生物的宿主,这些微生物被称为微生物组,但我们对我们体内的真菌及其对人类健康的贡献知之甚少。”

皮肤微生物组对她特别感兴趣,因为当身体其他部位聚集了几十种不同的真菌时,皮肤主要是由一种称为马拉色菌的真菌定植的。

马拉色菌可能与头皮屑和湿疹,但它被认为相对无害,是皮肤菌群的正常组成部分。酵母已经进化到可以在哺乳动物的皮肤上生存,以至于如果没有皮肤分泌的油脂,酵母就无法生产脂肪酸。

科瓦尔斯基说,尽管在我们身上发现了大量的马拉色菌,但它们仍有待研究。

她说:“皮肤是一个与肠道内发生的事情平行的系统,这一点已经得到了很好的研究。我们知道,肠道微生物组可以修饰宿主化合物,并制造出自己独特的具有新功能的化合物。皮肤富含脂质,而皮肤微生物组通过处理这些脂质也可以产生生物活性化合物。那么,这对皮肤健康和疾病意味着什么?”

油脂加工和细菌破坏

科瓦尔斯基查看了来自健康捐赠者的人类皮肤样本以及实验室中对皮肤细胞进行的实验,发现真菌物种合胞马拉色菌将宿主脂质转化为抗菌羟基脂肪酸。脂肪酸在细胞中具有多种功能,但尤其是细胞膜的构建块。

交感马拉色菌合成的羟基脂肪酸类似洗涤剂,破坏了金黄色葡萄球菌的膜,导致其内部内容物泄漏。科瓦尔斯基说,这次袭击阻止了金黄色葡萄球菌在皮肤上的定植,并最终在短短15分钟内杀死了这些细菌。

但真菌并不是一颗神奇的子弹。经过足够的暴露,葡萄球菌最终对真菌产生了耐受性,就像临床抗生素过度使用时一样。

研究人员观察了他们的基因,发现细菌进化出了Rel基因的突变,激活了细菌的应激反应。以前在金黄色葡萄球菌感染患者中也发现了类似的突变。

研究结果表明,细菌的宿主环境以及与其他微生物的相互作用会影响其对抗生素的易感性。

科瓦尔斯基说:“人们对利用微生物作为治疗手段越来越感兴趣,比如添加细菌来阻止病原体的生长。但它可能会产生我们尚未完全理解的后果。尽管我们知道抗生素会导致耐药性的演变,但当我们考虑将微生物应用于治疗时,还没有考虑到这一点。”

未来抗生素发现的意义

虽然这一发现为药物发现增加了一层复杂性,但科瓦尔斯基表示,她对常驻真菌作为未来抗生素新来源的潜力感到兴奋。

鉴定抗菌脂肪酸花了三年时间和跨学科的努力。科瓦尔斯基与麦克马斯特大学的化学微生物学家合作追踪该化合物。

科瓦尔斯基的顾问马修·巴伯(Matthew Barber)是UO艺术与科学学院的生物学副教授,他说:“这就像大海捞针,但分子却看不见。”。

科瓦尔斯基正在进行一项后续研究,深入探讨导致抗生素耐受性的遗传机制。她还准备启动自己的实验室,进一步研究皮肤微生物组被忽视的作用,在重点关注真菌后,她将离开巴伯的实验室。

巴伯说:“耐药性细菌感染是人类健康的主要威胁,而且在某些方面,这种威胁正在加剧。在了解微生物方面,我们还有很多工作要做,但也要找到新的方法来治疗或预防这些感染。”



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