这种在人体皮肤上发现的常见真菌可以消灭致命的超级细菌

据首席研究员、该大学博士后研究员凯特琳·科瓦尔斯基 (Caitlin Kowalski) 称，尽管耐药性感染在全球范围内的威胁日益加剧，但寄生在人体皮肤上的真菌仍然是一个尚未开发的潜在新型抗生素来源。

该研究结果发表于4月14日的《当代生物学》杂志，重点阐述了生活在皮肤上的马拉色菌如何代谢油脂，产生具有靶向抗菌作用的脂肪酸。这些脂肪酸尤其能有效杀死金黄色葡萄球菌，这种细菌存在于约三分之一人口的鼻腔中，且无害。然而，当金黄色葡萄球菌通过伤口或割伤进入人体时，它会引起严重的感染，最显著的是皮肤和软组织感染，俗称葡萄球菌感染。

金黄色葡萄球菌也是医院里的超级细菌，因对现有抗生素有耐药性而臭名昭著，这加剧了对新药的迫切需求。

科瓦尔斯基介绍说：“有很多研究都在寻找新的抗生素结构，但我们的研究有趣之处在于，我们发现了一种众所周知且人们以前研究过的化合物。”

这种化合物在正常实验室条件下无毒，但在模拟健康皮肤酸性环境的条件下却具有毒性。

“我认为这就是为什么在某些情况下我们可能忽略了这些抗菌机制，”科瓦尔斯基补充道，“因为实验室的pH值不够低。但人类皮肤确实是酸性的。”

人体是大量微生物的宿主，这些微生物被称为微生物组，但我们对常驻人体的真菌及其对人体健康的贡献知之甚少。她对皮肤微生物组特别感兴趣，因为虽然身体其他部位聚集着数十种不同的真菌，但皮肤上主要定植的是一种叫做马拉色菌的真菌。

马拉色菌可能与头皮屑和湿疹有关，但它被认为相对无害，是皮肤菌群的正常组成部分。这种酵母菌进化到可以在哺乳动物的皮肤上生存，以至于如果没有皮肤分泌的脂质（油脂），它就无法制造脂肪酸。

科瓦尔斯基说，尽管我们身上发现了大量马拉色菌，但对它们的研究仍然不足。

“皮肤是一个与肠道平行的系统，这方面的研究已经非常深入，”她说。“我们知道肠道微生物群可以修饰宿主化合物，并产生具有新功能的独特化合物。皮肤富含脂质，皮肤微生物群会加工这些脂质，从而产生生物活性化合物。那么，这对皮肤健康和疾病意味着什么呢？”

脂质加工和细菌破坏

通过观察健康捐赠者的皮肤样本以及在实验室中用皮肤细胞进行的实验，科瓦尔斯基发现，真菌马拉色菌（Malassezia sympodialis）能够将宿主的脂质转化为具有抗菌作用的羟基脂肪酸。脂肪酸在细胞中发挥着多种功能，但最显著的特征是构成细胞膜的基本成分。

马拉色菌合轴合成的羟基脂肪酸类似于清洁剂，能够破坏金黄色葡萄球菌的细胞膜，导致其内部物质泄漏。科瓦尔斯基表示，这种攻击阻止了金黄色葡萄球菌在皮肤上的定植，并最终在短短15分钟内杀死了细菌。

但真菌并非灵丹妙药。在接触足够多的细菌后，葡萄球菌最终会对真菌产生耐药性，就像临床抗生素过度使用时一样。研究人员通过分析这些细菌的基因，发现其Rel基因发生了突变，从而激活了细菌应激反应。此前，在金黄色葡萄球菌感染患者中也发现了类似的突变。

研究结果表明，细菌的宿主环境及其与其他微生物的相互作用会影响其对抗生素的敏感性。

科瓦尔斯基说：“人们对将微生物用作治疗手段的兴趣日益浓厚，例如添加细菌来抑制病原体的生长。但这可能会导致一些我们尚未完全了解的后果。尽管我们知道抗生素会导致耐药性的产生，但在我们考虑将微生物用作治疗手段时，却并未考虑到这一点。”

对未来抗生素研发的意义

虽然这一发现为药物研发增加了一层复杂性，但科瓦尔斯基表示，她对常驻真菌作为未来抗生素新来源的潜力感到兴奋。

鉴定这种抗菌脂肪酸耗时三年，并经过跨学科的努力。科瓦尔斯基与麦克马斯特大学的化学微生物学家合作，找到了这种化合物。

科瓦尔斯基的导师、俄勒冈大学艺术与科学学院生物学副教授马修·巴伯 (Matthew Barber) 表示：“这就像大海捞针，但分子却看不见。”

科瓦尔斯基正在进行一项后续研究，深入探究导致抗生素耐受性的遗传机制。她还准备成立自己的实验室，进一步研究皮肤微生物群落这一被忽视的作用。此前，她专注于研究真菌，之后她离开了巴伯的实验室。

“抗生素耐药性细菌感染是人类健康的一大威胁，而且在某些方面，情况正在恶化，”巴伯说。“我们还有很多工作要做，不仅要了解这些微生物，还要找到可能治疗或预防这些感染的新方法。”

编译自/ScitechDaily