2018年青霉素研究还能发Cell？纽卡斯尔大学学者做到了

　　提到亚历山大·弗莱明爵士的名字，或许还有人感到陌生，但很少有人不知道他为人类健康做出的卓越贡献——1923年，他发现眼泪等体液中的溶菌酶有杀菌效果；1928年，他发现的青霉素（盘尼西林），更是让人类进入了抗生素时代，拯救了无数病人的生命。

亚历山大·弗莱明爵士（图片来源：By Official photographer [Public domain], via Wikimedia Commons）

　　快100年过去了，在最新一期的《细胞》杂志上，来自英国纽卡斯尔大学（Newcastle University）的科学家们，将弗莱明爵士的两个重要发现完美地融合在了一起。不过，他们的发现并不是什么好消息——溶菌酶和青霉素这两种抗菌杀手，居然会联手闹出乌龙，放跑乔装打扮的细菌。

　　我们先来说说溶菌酶和青霉素。这两种抗菌分子都能直接作用于细菌的细胞壁。其中，溶菌酶能促使肽聚糖细胞壁的关键部分发生水解，破坏细菌的细胞壁；而青霉素作为β-内酰胺类抗生素的一员，能抑制细胞壁的合成。在低渗环境下，细菌会自发吸入外界的水分，发生膨胀，而细胞壁就好像是高压锅的“锁”，防止细菌炸裂。一旦细胞壁发生缺陷，就好像是高压锅突然失去了安全保护，细菌自然就会发生涨裂，从而死亡。

B. subtilis细菌肽聚糖的合成与抑制（图片来源：《细胞》）

　　然而人体组织与培养基不一样。研究人员们发现，在组织中，细菌往往处于一个等渗的状态。换句话说，即便它们的细胞壁被破坏了，这些细菌也不大会发生裂解。有意思的是，青霉素等β-内酰胺类抗生素并没有对此束手无策。相反，这些抗生素能用其他手段防止细菌增长，并让它们死亡。研究人员认为，这或许和氧化带来的损伤，或是细胞壁前体通路循环受阻有关。

　　不过，在经历了青霉素洗礼、已经奄奄一息的细菌进一步遇到溶菌酶时，居然会发生意想不到的改变——在溶菌酶的作用下，这些细菌索性脱去了细胞壁，摇身一变，进入了一种叫做“L-form”的形态。

本研究的图示：抗菌药并不是越多越好（图片来源：《细胞》）

　　先前，纽卡斯尔大学的这支团队对L-form形态的细菌有过报道。此类细菌没有细胞壁，因此青霉素或溶菌酶等通过破坏细胞壁来杀菌的方法对其不起作用。而有着此类形态的细菌在人体组织的保护下，还能够正常生长。研究人员们指出，这也是许多感染复发的潜在原因之一。

　　“亚历山大·弗莱明爵士的两个重要工作已经过去了90多年，每个人都以为我们对它们的工作机理已经摸得很透了，”该研究的通讯作者Jeff Errington博士说道：“但我们的研究带来了完全出乎意料的结果，这极大地增强了我们在这方面的理解，知道为什么一些患者的感染会复发。”

　　Errington博士指出，这项研究对于公共健康有着重要意义。尽管没有细胞壁的L-form形态让细菌看上去比较脆弱，但它们也能因此逃过许多抗生素的攻击。先前，不少研究人员只是知道此类细菌形态的存在，并不了解它们有多普及。如今，这篇发表在《细胞》上的研究，将唤起人们的警惕，并有望带来全新的抗菌药物。