Science重要論文：抗生素，獨特的刺客

日期：2013-03-20 10:23:24

近年來，微生物學領域的大批論文向從前所有關于抗生素抗菌機制的認識發出了挑戰。“一系列研究這一現象的論文涌現出來，表明抗生素借助了一種普遍的殺傷機制，”美國東北大學抗菌劑發現中心主任、生物學系著名教授Kim Lewis說。

最初人們認為，三種主要類別的殺菌性抗生素各自利用了一種獨特的途徑來殺死細菌細胞——就像專業刺客只接受單一類型的武器訓練一樣。然而，那些最新的研究則提出，抗生素是以相同的途徑發揮作用，促使細菌細胞生成了稱作活性氧簇（ROS）的化合物。

“如果他們是對的，這將是一項重要的研究發現，有可能改變我們治療患者的方式，”Lewis實驗室高級研究員Iris Keren說。

Lewis說，這正是科學通常的運作方式，即不斷向主流觀點提出挑戰。然而，在發表于《科學》（Science）雜志上的一篇新文章中，Lewis、Keren和研究伙伴們表明，這一選擇性假設不能成立。他們發現，即使細菌無法生成ROS，仍易受到抗生素影響。此外，一些抗生素在需氧和厭氧兩種條件下均能揮舞他們的致命魔術棒，而活性氧簇只能在氧供以燃料之時才會形成。

“我們選擇了做最簡單和最嚴格的實驗來證明這一假設是無根據的。抗生素的殺傷作用與ROS生成無關，”Lewis說。伊利諾伊大學的研究人員在另一項研究中確證了這些結果。

研究小組在有氧和缺氧兩種情況下用抗生素處理了細菌培養物。除了氣體環境。兩種處理完全相同。研究人員發現兩個種群之間的細胞死亡沒有差異。

在開展這些實驗之前，Lewis研究小組首先檢測了一種熒光染料的信號，過去研究人員利用這種熒光染料來作為ROS水平指示劑。研究小組用各種抗生素處理了細菌細胞，并檢測了這一信號的強度。由于假定抗生素會提高ROS水平，人員預計抗生素濃度增高會與強信號相關。然而，Lewis研究小組卻沒有看到這樣的相關性。

“然而相關性和直接觀察結果之間還存在一些分歧，”Keren說。為了用明確的數據支持他們的觀察結果，研究小組成員將具有較強熒光信號的細胞從弱信號的細胞分離出來，用相同的抗生素處理它們。結果，兩個群體經受了相等的細胞死亡。

“Lewis研究組的研究表明，與當前的觀點相反，抗生素顯然沒有通過誘導活性氧簇來殺傷細菌，”MedImmune公司傳染病和疫苗負責人，iMed研究和開發副總經理Steven Projan說：“研究結果相當清楚，但也給我們留下了一個謎題——抗菌藥物到底是如何幫助感染人群清除細菌感染的？在這一點上，我們或許應該擯棄抗生素采取了‘一刀切’的方法殺傷細菌這一想法，”Projan說。