全球首次揭秘：抗生素如何攻破致命细菌的“盔甲”

这一发现有望为应对耐药菌感染提供新方案。

科学家首次通过高分辨率图像揭示，救命抗生素是如何突破细菌坚硬外层并将其消灭的。伦敦大学学院与伦敦帝国理工学院的研究聚焦于多黏菌素B —— 这种抗生素能杀死大肠杆菌等有害的革兰氏阴性菌。

这类细菌因拥有坚硬表层而极难对付，其犹如"盔甲"般能阻挡大多数抗生素。长期以来，这类抗生素究竟如何破坏细菌防护层并最终杀死细菌的具体机制始终成谜。

研究团队运用先进的原子力显微镜捕捉高分辨率图像，观察到抗生素能立即引发破坏性反应。"实时观测抗生素对细菌表层的作用令人惊叹。图像清晰显示多黏菌素如何瓦解细菌的防护层。"论文合著者、伦敦大学学院纳米技术中心博士生卡罗莱娜·博雷利表示。她补充说明："这好比强迫细胞高速率制造外墙'砖块'，导致墙体崩裂，使抗生素乘虚而入。"

在实验中，研究人员观察到抗生素能立即引起大肠杆菌表面凸起肿胀。抗生素会触发细菌致命的"自我毁灭"机制：在表面凸起后，大肠杆菌会同时疯狂制造并脱落外部防护层。这种急速反应导致细菌防御体系出现缺口，使抗生素得以侵入并杀死细菌。

最令人惊讶的是发现了该抗生素的重大局限：这种致命过程仅在细菌活跃增殖时发生。若细菌处于休眠状态，其防护层生产系统会关闭，使得多黏菌素完全失效。"数十年来我们一直认为，针对细菌防护层的抗生素能杀死任何状态的微生物。"帝国理工学院联合资深作者安德鲁·爱德华兹博士解释，"但通过单细胞图像我们发现，这类抗生素需要细菌自身配合才能起效 —— 当细胞进入类休眠状态时，药物就完全失效了。"

休眠是细菌的关键生存策略，使它们能逃避治疗并在后期苏醒导致感染复发，这解释了为何某些感染难以根治。

实验室证实，多黏菌素B能有效杀死活跃大肠杆菌，但对休眠细胞无效。当给休眠细胞提供糖分（食物源）后，抗生素仅在15分钟延迟后开始生效 —— 这段等待期正是细菌苏醒并重启防护层生产所需时间。此外观察发现，抗生素生效时细菌会脱落更多防护层并出现表面隆起。

"我们注意到细菌最外层防护的破坏仅发生在细菌摄取糖分时。掌握这一关键后，我们迅速破解了整个过程。"帝国理工学院合著者埃德·道格拉斯博士指出。这些发现为团队下一阶段研究指明方向：开发新型治疗策略。

"或许可以考虑将多黏菌素与促进防护层生成、或唤醒'休眠'细菌的疗法联用——尽管这听起来有违常理。"伦敦大学学院联合资深作者巴特·霍根博姆教授提出。研究人员强调，评估抗生素疗效时必须考虑细菌状态（活跃/休眠）。

这项发现具有重要意义 —— 目前全球每年有超百万人死于耐药菌感染。

该研究成果已发表于《自然·微生物》期刊。

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