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研究人员可能更接近于消除耐抗生素细菌,例如 MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和炭疽病,这要归功于一种令人困扰的空气污染物——一氧化氮 (NO)。
然而,在体内,这种化合物发挥着一系列关键作用——协助从大脑功能到阴茎勃起等过程。最近的研究发现,一氧化氮也帮助细菌保护自己。“一氧化氮的这种特殊功能在使病原体具有毒力方面很重要,”纽约大学朗格尼医学中心生物化学教授 Evgeny Nudler 说。
一项由 Nudler 共同撰写并于昨天在《科学》杂志在线发表的新研究表明,阻止细菌一氧化氮合酶 (NOS)(有助于一氧化氮产生的酶)的产生,可能会使微生物更容易受到抗生素治疗的影响。
许多抗生素通过使目标遭受严重的氧化应激来帮助杀死它们,但一氧化氮的作用是保护细菌免受这种攻击。“这种贡献实际上显得非常重要且被低估了,”Nudler 说。
这些发现具有明确的意义:如果研究人员能够调整已经商业可用的 NOS 抑制剂,使其在抗生素治疗中安全有效,那么即使是最顽固的 MRSA 或炭疽杆菌菌株(导致炭疽病)也可能无法承受药物的氧化应激负荷。
NOS 抑制剂有效性的关键在于耐药细菌菌株并非完全不受药物影响。然而,它们可以在高于人体安全剂量的抗生素剂量下存活。降低细菌抵御药物氧化应激的能力将使小剂量抗生素有效。Nudler 说:“任何能让我们降低工作浓度的东西都将是极好的。”
Nudler 及其团队已经在动物身上进行研究,以研究将其发现应用于实践的安全性和有效性。他希望在年底前获得初步数据。
鉴于一氧化氮在调节身体功能(如血压和凝血)方面起着重要作用,抑制剂治疗可能会带来一些明显的副作用。但是,Nudler 说,现有治疗方法可以减轻许多潜在的副作用,而且在任何情况下,都很可能值得战胜急性感染。
携带 NOS 的细菌并不局限于毒性人类感染。事实上,这种酶也在土壤细菌中被发现。一些植物病原体,如那些导致代价高昂的马铃薯疾病的病原体,也可以产生 NOS。在植物中,它既可以防御细菌,也可以分解植物的部分天然防御机制。康奈尔大学植物病理学和植物-微生物生物学系教授 Rosemary Loria 说:“这当然是提高毒力的合乎逻辑的方法。”她的实验室在《化学与生物学》杂志上发表了2008 年的一篇论文,描述了这种现象。在农业方面,Loria 及其团队也希望能够利用这些发现,使植物更能抵抗此类攻击。
关于这些细菌究竟如何以及为何产生 NOS——以及为什么更多细菌不这样做,仍然存在很大的疑问。“确切的机制尚不清楚,”Nudler 说。这种化合物似乎还具有其他细菌功能,如信号传导,这可能为如何阻止它提供更多线索。但是,弄清楚一氧化氮合酶防御机制究竟是如何工作的,可能会帮助研究人员在未来更好地调整治疗方法。