
美国哥伦比亚大学的生物学家已发现,某些细菌能够在拥挤且缺氧的环境中生存的原因,这一发现有助于解释绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)等特定菌种如何在生物膜等缺氧环境中生存并抵抗抗生素。
这项研究由哥伦比亚大学生物学助理教授Lars Dietrich领导,研究团队发表在科学期刊《eLife》上。Lars Dietrich表示,囊肿性纤维化(Cystic Fibrosis,CF)是一种常见的遗传性疾病,患者的症状多出现于肺部以及消化系统,而造成患者死亡的主要原因之一,就是绿脓杆菌生物膜的感染。因此,研究绿脓杆菌以及其他菌种在缺氧环境下的生存方式,能够为发展治疗方法提供基础,帮助囊肿性纤维化患者以及免疫功能低下的患者。
研究发现,某些细菌在低氧的生物膜中能够应用不同的生存策略。例如,生物膜中聚集的细菌,可以改变生物膜的整体结构,提升表面积体积比(surface area-to-volume),让生物膜内能有更高比例的细菌表面接触到氧气。
关键步骤电子传递链机制在生物膜内的细菌缺乏氧气的情况下,扮演非常重要的角色。细菌在缺氧环境下,需要透过电子传递链一种末端氧化酶CcoN4的帮助,以获取氧气并正常生长,而缺乏CcoN4蛋白质的细菌也无法存活,因此研究团队认为CcoN4能够影响细菌的致病力。
Dietrich表示,绿脓杆菌非常善于在缺氧环境下获取氧气,并对此发展出各种不同的策略。虽然科学家已经知道吩嗪参与其中,但仍然不知道吩嗪在这个机制中如何帮助细菌。而现在研究团队发现其中应该和电子传递链有关,这项资讯对于了解细部过程是一个重要的连结。
这项发现对于发展绿脓杆菌生物膜感染的治疗方式是一步推进,了解绿脓杆菌的生存模式以及致病力是如何产生,能够对病患的医疗方法提供基础,研发新疗法例如干扰末端氧化酶CcoN4的活性以及作用,或许就能够降低细菌感染以及造成疾病的能力。