抗生素耐药性：全球挑战与新策略，科学家探索破解之道

抗生素的益处显著，它们是现代医学中不可或缺的一部分，能够有效治疗多种由细菌引起的感染疾病，如肺炎、尿路感染等，极大地改善了人类的生活质量，延长了寿命。然而，抗生素耐药性的出现和蔓延构成了严重的健康威胁。耐药性的增强意味着原本可以轻易治愈的感染变得难以控制，甚至无药可医。这不仅增加了治疗难度和成本，还可能导致感染病程延长、病情恶化，甚至引发死亡。

什么是抗生素

抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌、真菌等微生物的药物，也被称为抗菌素或抗细菌剂。它们主要通过干扰微生物的生理生化过程，如抑制细胞壁的合成、影响细胞膜的功能、干扰蛋白质的合成或抑制核酸的复制和转录等机制，来发挥抗菌作用。抗生素最初是由微生物（如细菌、真菌、放线菌等）在生命活动过程中产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，后来人们通过化学合成或半合成等方法生产出了许多与天然抗生素具有相同或相似作用的化合物，这些也被统称为抗生素。

抗生素耐药性的分子机制

抗生素耐药性由几个基因编码，其中许多基因可以在细菌之间转移。新的耐药机制不断被描述，新的基因和传播媒介定期被确定。近年来细菌对抗生素产生内在耐药或获得耐药机制的研究发现抗生素耐药性的分子机制包括对药物靶点的阻碍、抗生素靶点结构和保护的改变以及抗生素的直接修饰或灭活。

图1 抗生素耐药性的内在机制及产生的方式^[1]

抗生素治疗的新策略

（1） 联合治疗：通过不同途径增强抗菌效果，减少抗生素耐药性的发生。例如，破坏细菌细胞壁的抗生素与干扰细菌蛋白质合成的抗生素联合使用，可以更有效地清除病原体。

（2） 抗生素轮换：通过定期更换抗生素，可以减少细菌对特定抗生素的耐药性。因为细菌会逐渐适应并产生耐药基因，但当抗生素更换后，细菌对新的抗生素不具备耐药性。

（3） 新型抗生素的研发：新型抗生素具有更广泛的抗菌作用和更低的耐药性，能够应对各类细菌感染。

（4） 抗生素耐药性新机制的发现：传统的抗生素研发和治疗策略往往基于细菌对抗生素的敏感性，而忽视了细菌群体在复杂环境中的行为模式。清华大学刘锦涛教授的研究团队在细菌抗生素耐受性研究领域取得了突破性进展，揭示了细菌群体在抗生素存在下的一种全新耐受机制。他们发现，以四环素为代表的多种抗生素在细菌群体中的分布并非均匀，而是呈现出明显的空间差异性。这种抗生素的空间分布模式与支持细菌群体生长的碳源——葡萄糖的空间分布密切相关。葡萄糖作为细菌生长的重要能源，其在细菌群体中的分布直接影响着抗生素的渗透和富集程度。

图2 抗生素耐药性的新机制 ^[2]

结论

随着耐药菌的日益增多，我们现有的治疗手段正遭受前所未有的考验。然而，希望并非遥不可及。清华大学刘锦涛团队的研究不仅揭示了细菌群体耐受抗生素的新机制，也为抗生素的研发和治疗策略的优化指明了新的方向。这一突破性进展有望为应对日益严峻的细菌耐药性问题提供有力的科学支撑。

参考文献：

[1] Blair JM, Webber MA, Baylay AJ, Ogbolu DO, Piddock LJ. Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nat Rev Microbiol. 2015;13(1):42-51.

[2] Zhang Y, Cai Y, Jin X, Wu Q, Bai F, Liu J. Persistent glucose consumption under antibiotic treatment protects bacterial community. Nat Chem Biol. Published online August 13, 2024. doi:10.1038/s41589-024-01708-z