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无害微生物如何成为致命病原体

表皮葡萄球菌主要是一种在人类皮肤和鼻子中发现的无害微生物。然而,该物种的某些菌株会导致难以治疗的感染——导管、人工关节、心脏瓣膜和血液。这些细菌通常对一种特别有效的抗生素甲氧西林具有抗药性,并且是医院中最令人恐惧的细菌之一。这些通常无害的皮肤微生物如何变成致命的病原体,到目前为止还不清楚。

一个国际研究小组现在发现了将和平的表皮葡萄球菌微生物与许多危险的入侵者区分开来的原因。科学家们已经确定了一个新的基因簇,它使更具攻击性的细菌能够在其细胞壁中产生额外的结构。这种形态改变使葡萄球菌更容易附着在形成血管的人体细胞上,通过这个过程,它们可以在血液中持续存在并成为病原体。这些新的细胞壁结构也可能允许甲氧西林耐药性的传播,例如,通过将其从表皮葡萄球菌转移到其更危险的亲戚金黄色葡萄球菌。

该研究是在图宾根大学“控制微生物对抗感染”卓越集群 (CMFI) 和德国感染研究中心 (DZIF) 的研究人员的指导下,与哥本哈根、汉堡、上海的大学合作进行的和汉诺威以及位于 Borstel 的德国肺研究中心 (DZL)。研究结果发表在《自然微生物学》杂志上。

按结构区分

葡萄球菌的相当一部分细胞壁——像其他革兰氏阳性细菌一样——由磷壁酸组成。链状,这些聚合物覆盖细菌表面。它们的化学结构因物种而异。“在我们的检查过程中,我们确定许多表皮葡萄球菌的致病菌株具有一个额外的基因簇,其中包含合成壁磷壁酸的信息,这些信息实际上是金黄色葡萄球菌的典型特征,”卓越集群的研究员 Xin Du 博士说CMFI 和 DZIF。她补充说,实验表明,表皮葡萄球菌细菌的壁中仅含有特定物种的磷壁酸,其侵入性不是很强,会在皮肤和粘膜表面定植。如果金黄色葡萄球菌的壁磷壁酸也存在,Xin Du 解释说,它们无法有效地附着在这些表面上。相反,它们在穿透人类宿主的组织方面更为成功。“在某些时候,一些表皮葡萄球菌克隆接受了来自金黄色葡萄球菌的相应基因,并因此成为具有威胁性的病原体,”卓越集群 CMFI 和 DZIF 的 Andreas Peschel 教授说。

人们早就知道细菌可以通过基因转移共享遗传物质。噬菌体 - 感染细菌的病毒 - 进行转移。大多数情况下,这发生在一个物种内,并且需要与噬菌体结合的相似表面结构。“不同的细胞壁结构通常会阻止表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌之间的基因转移。但在也可以产生金黄色葡萄球菌壁磷壁酸的表皮葡萄球菌菌株中,这种类型的基因转移突然在不同物种之间成为可能,”佩舍尔解释道。他继续说,这将解释表皮葡萄球菌如何将甲氧西林耐药性转移到更具威胁性——然后是甲氧西林耐药性的金黄色葡萄球菌,并补充说仍然需要更多的调查。Peschel 说,新发现是重要的一步,

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