抗生素耐药性是全球最大的健康挑战之一。随着细菌的突变,我们最有效的抗生素变得不太有效 ,并针对这些药物制定了新的防御策略 。那么,细菌可以产生抗生素耐药性的速度?
尽管这取决于细菌的种类和许多其他因素,但“从本质上讲 ,它可以瞬时进化, ” 马克·布拉斯科维奇是澳大利亚昆士兰州大学超级细菌解决方案中心的药物化学家和联合创始人,他告诉Live Science。“导致能够提供抗药性的新突变的选择压力可能会在一代人或加倍的位置发生。”
一些细菌,例如 大肠杆菌 ,每20分钟可以分裂或加倍 。由于它们如此迅速地繁殖,因此与更复杂的生物(例如人类)相比,它们在每次加倍的过程中倾向于传播更多的遗传变化 ,例如人类,其细胞每24小时大约每24小时分裂。Blaskovich说,这意味着有助于细菌逃避抗生素的突变可以传递给其后代或人口中的其他人。
产生抗生素耐药性的可能性也取决于细菌和抗生素的类型。许多抗生素需要进入细胞才能有效 。因此 ,革兰氏阴性菌具有 外细胞膜,由于添加的保护层,它往往比革兰氏阳性细菌具有更大的抵抗力。
2016年 ,技术 - 以色列技术学院和哈佛医学院的研究人员填补了一个餐桌大小的 培养皿 和 大肠杆菌 细菌和抗生素三甲氧苄啶,通常会杀死引起尿路感染的细菌。他们将大量的培养皿分为9个部分,每个部分的抗生素浓度在零至1000倍的致死剂量之间 大肠杆菌 。
有关的: 危险的“超级分布”是日益增长的威胁 ,抗生素不能阻止其上升。可以什么?
科学家们发现,在短短11天内,整个人群都获得了突变,使其抗药性甚至对实验中测试的最高抗生素浓度具有抵抗力。
Blaskovich指出 ,但这是在人口层面 。他说,在这样的研究中,“您错过了该人群中各个细胞内部发生的事情的细微差别。 ”
更重要的是 ,当抗生素在诊所失败时,通常是由于已经具有抗药性基因的细菌的生长,而不是在治疗过程中细菌进化出新的抗生素耐药性突变。因此 ,在真正的患者中,与培养皿实验相比,细菌群变得具有抗性的时间甚至更少 。
有时 ,少数细菌可能比人群中的其他细菌更好地生存。这些“合身”细菌的生长可能比其他人群更好。
有 四种常见方式 细菌可以获得抗生素耐药性:通过改变细胞壁,通过改变细菌蛋白来阻止抗生素,通过将抗生素从细胞中泵出细胞 ,并通过产生使抗生素使抗生素靶标的细菌蛋白来阻止抗生素 。
Blaskovich说,这些机制中的每一个都需要不同的时间来发展。例如,与单个基因控制的细菌靶标结合的抗生素可能会燃烧快速突变,尤其是当突变不干扰生物体的内部功能时。另一方面 ,如果抵抗抗生素需要抑制细菌关键功能的变化,耐药性可能需要更长的时间才能出现。
科学家和临床医生克服抗生素耐药性的一种方式是使用具有不同作用机理的药物的组合 。通过这种方式,每种抗生素对特定抗性机制的演变影响较小。
Blaskovich说:“在过去的20到30年中 ,我们对允许抗生素渗透到细菌内部的特性有了更好的了解。”“实际上,抗生素开发的最大障碍只是缺乏这样做 。”