我们的免疫系统如何帮助我们抵抗抗生素耐药性

我们的免疫系统如何帮助我们抵抗抗生素耐药性
克里斯托夫·伯格斯泰特(Christoph Burgstedt)/ Shutterstock

虽然我们的免疫系统和抗生素都在帮助我们抵抗威胁生命的感染方面发挥了出色的作用, 抗生素耐药性 很快使治疗曾经很容易治愈的常见感染变得更加困难。 当细菌进化并在旨在消除细菌的治疗中存活下来,然后再将这种抗性繁殖或传递给其他细菌时,就会产生抗药性。

当前正在进行大量研究以寻找防止抗生素抗性扩散的方法。 但是,仍有许多问题是研究人员无法解决的。 一个这样的问题是知道抵抗力如何在人体内实时发展。 了解感染期间体内发生的情况可以帮助我们开发出更好的抗生素耐药性治疗方法。

在我们的 最近发表的研究,我们调查了一名重症监护患者的肺部细菌种群,该患者因普通细菌引起肺部感染, 绿脓杆菌。 我们能够实时观察到抗生素抗性细菌的快速进化以及免疫系统的作用对于确定患者感染的结果如何重要。

我们使用了许多技术和实验来测量细菌的生长以及感染期间发生的抗生素耐药性的任何变化。 我们将这些实验与基因组测序技术配对,以确定细菌遗传密码的变化。 这告诉我们细菌如何进化,以及是否进化出抗生素抗性。

我们还测量了已知能抵抗肺部免疫系统分子的数量 绿脓杆菌。 每隔几天对肺部样本进行一次分析-使我们能够以高分辨率捕获正在发生的变化。 这以前所未有的细节揭示了免疫系统如何在抑制进化出的抗药性细菌中发挥作用。

我们发现,肺部细菌对用来消除它们的一种抗生素具有高度的抵抗力。 这些细菌通过突变和修饰其细胞壁(围绕细胞的外层)的成分来产生抗药性。 甚至发现一些细菌已经改变了抗生素用来破坏它们的细胞壁的进入点。 发现其他人已经修改了该层的结构元素。

在改变入口点的同时,大大增加了抗生素的抗药性,这也使细菌变得不太适合。 结果导致它们的生长变慢。 在抗生素治疗结束后,这些高抗性细菌迅速从种群中消失,取而代之的是更健康,成长更快的亲戚。


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但是,仅修饰其细胞壁结构元素的细菌增加了抗生素抗性-无需牺牲其生存成本。 实际上,他们能够更快地成长。 如果这些细菌被传递给另一个人,它们将能够引起更难于用抗生素治疗的感染。 这些细菌保留在肺中-即使在替换其身体较弱的亲属后也是如此。

免疫系统

这是免疫系统真正重要的地方。

在对该人进行抗生素治疗之前,我们发现引起感染的细菌数量已经开始下降。 这表明我们免疫系统正在发挥作用。 这也使抗生素更加成功,因为它们在针对小细菌种群时效果更好。

然而,细菌感染在最后一次被发现后约11天再次出现-并带有抗生素抗性突变体。 免疫系统第一次与抗生素共同起作用。 这次没有使用新的抗生素,我们的研究表明免疫系统能够自行抵抗感染。

至关重要的是,这表明自然免疫能够消灭在抗生素治疗的第一个过程后出现的抗生素抗性细菌的种群。

我们不能100%确定突变细菌是否已经传给其他人,但是细菌在肺中处于高水平的时间越少,传播的可能性就越小。 此类感染可通过患者咳嗽和从肺中排出细菌等途径继续传播。

我们的发现表明,自然免疫力可以抑制感染期间的耐药性,并限制耐药菌在患者之间的传播。 将来,利用此链接可以帮助我们开发新的疗法来对抗有害细菌-并可以帮助我们更好地防止抗生素抗性细菌的传播。谈话

作者简介

雷切尔·惠特利(Rachel Wheatley),细菌进化的博士后研究员, 牛津大学朱利奥·迪亚兹·卡瓦列罗,微生物基因组学博士后, 牛津大学


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