我們的免疫系統如何幫助我們抵抗抗生素耐藥性

我們的免疫系統如何幫助我們抵抗抗生素耐藥性
Christoph Burgstedt / Shutterstock

儘管我們的免疫系統和抗生素都在幫助我們抵抗威脅生命的感染方面發揮了出色的作用, 抗生素耐藥性 很快使治療曾經很容易治癒的常見感染變得更加困難。 當細菌進化並在旨在消除細菌的治療中存活下來,然後再將這種抗性繁殖或傳遞給其他細菌時,就會產生抗藥性。

當前正在進行大量研究以尋找防止抗生素抗性擴散的方法。 但是,仍有許多問題是研究人員無法解決的。 一個這樣的問題是知道抵抗力如何在人體內實時發展。 了解感染期間體內發生的情況可以幫助我們開發出更好的抗生素耐藥性治療方法。

最近發表的研究,我們調查了一名重症監護患者的肺部細菌種群,該患者因普通細菌引起肺部感染, 銅綠假單胞菌。 我們能夠實時觀察到抗生素抗性細菌的快速進化以及免疫系統的作用對於確定患者感染的結果如何重要。

我們使用了許多技術和實驗來測量細菌的生長以及感染期間發生的抗生素耐藥性的任何變化。 我們將這些實驗與基因組測序技術配對,以確定細菌遺傳密碼的變化。 這告訴我們細菌如何進化,以及是否進化出抗生素抗性。


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我們還測量了已知能抵抗肺部免疫系統分子的數量 銅綠假單胞菌。 每隔幾天對肺部樣本進行一次分析,這使我們能夠以高分辨率捕獲正在發生的變化。 這以前所未有的細節揭示了免疫系統如何在抑制進化出的抗藥性細菌中發揮作用。

我們發現,肺部細菌對用來消除它們的一種抗生素具有高度的抵抗力。 這些細菌通過突變和修飾其細胞壁(圍繞細胞的外層)的成分來產生抗藥性。 甚至發現某些細菌已經改變了抗生素用來破壞它們的細胞壁的進入點。 發現其他人已經修改了該層的結構元素。

在改變入口點的同時,大大增加了抗生素的抗藥性,這也使細菌的適應性降低。 結果導致它們的生長變慢。 這些高度耐藥的細菌在抗生素治療結束後迅速從種群中消失,取而代之的是更健康,成長更快的親戚。

但是,僅修飾其細胞壁結構元素的細菌增加了抗生素抗性-無需犧牲其生存成本。 實際上,他們能夠更快地成長。 如果這些細菌被傳遞給另一個人,它們將能夠引起更難於用抗生素治療的感染。 這些細菌保留在肺中-即使在替換其身體較弱的親屬後也是如此。

免疫系統

這是免疫系統真正重要的地方。

在對該人進行抗生素治療之前,我們發現引起感染的細菌數量已經開始下降。 這表明我們免疫系統正在發揮作用。 這也使抗生素更成功,因為它們在靶向小細菌種群時效果更好。

然而,細菌感染在最後一次被發現後約11天再次出現-並帶有抗生素抗性突變體。 免疫系統第一次與抗生素共同起作用。 這次沒有使用新的抗生素,我們的研究表明,免疫系統能夠自行抵抗感染。

至關重要的是,這表明自然免疫能夠消滅在抗生素治療的第一個過程後出現的抗生素抗性細菌的種群。

我們不能100%確定突變細菌是否已經傳給其他人,但是細菌在肺部處於高水平的時間越少,傳播的可能性就越小。 此類感染可通過患者咳嗽和從肺中排出細菌等途徑繼續傳播。

我們的發現表明,自然免疫可以抑制感染期間的耐藥性,並限制耐藥菌株在患者之間的傳播。 將來,利用此鏈接可以幫助我們開發新的療法來對抗有害細菌-並可以幫助我們更好地防止抗生素抗性細菌的傳播。談話

關於作者

雷切爾·惠特利(Rachel Wheatley),細菌進化的博士後研究員, 牛津大學朱利奧·迪亞茲·卡瓦列羅,微生物基因組學博士後, 牛津大學

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本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

 

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