医院细菌的双重策略铜绿假单胞菌如何利用分工在表面定殖

感染是住院期间最常见的并发症之一。巴塞尔大学的研究人员现已发现为什么最危险的院内病原体之一如此难以对抗。它遵循双重策略，一些细菌在组织表面定殖，而另一些则在体内扩散。该研究提供了对感染过程的重要见解，并开辟了治疗感染的新方法。

在瑞士，患者在住院期间发生感染并不少见。造成这种情况的一个原因是卫生条件不够，瑞士医疗产品机构Swissmedic最近的一项研究表明。每年，约有6,000名患者死于院内感染。一种主要关注的病原体是铜绿假单胞菌。这种耐药菌定植于皮肤和粘膜表面，可引起危及生命的肺炎，尤其是在免疫功能低下的患者中。

巴塞尔大学Biozentrum的UrsJenal教授的研究小组现已发现铜绿假单胞菌能够成功定植表面的原因：它实行劳动分工。虽然一小部分细菌群粘附在粘膜表面并形成生物膜但其他亚群会扩散到远处的组织部位。通过这种“工作分担”过程，病原体增加了它们在表面定植的成功率。在生物膜的保护下，它们甚至可以抵抗抗生素治疗。

分工：活动细菌和固着细菌

在他们最近发表在《自然微生物学》上的研究中，科学家们报告了一种随机基因开关，这种开关负责劳动分工，从而决定细菌的生活方式——运动的或固定的。在最初的表面定植后，病原体不会简单地随机分裂，而是形成两个功能不同的亚群。

这种行为受不同水平的细菌信号分子c-di-GMP调节。具有高水平c-di-GMP的细菌附着在表面并形成坚固的生物膜，而具有低水平的细菌会运动并分散到周围组织中以定殖宿主组织的其他部分。c-di-GMP的浓度和细菌的行为因此受到这种随机开关的调节。

“坚持并运行”机制

“分工策略使细菌能够快速应对不同的压力条件，因为在任何给定时间，一小部分细胞最适合生存，”该研究的第一作者ChristinaManner博士解释说。例如，生物膜群落中的细菌可以免受免疫细胞的攻击，而分散的活动细菌部分可以征服新的领域。这种分工也被称为“粘着跑”机制。

“我们现在更好地理解了铜绿假单胞菌如何在肺粘膜上传播和繁殖，”项目负责人UrsJenal说。“通过识别基因开关，我们找到了病原体的致命弱点。”该研究不仅提供了对感染过程的宝贵见解，而且还揭示了控制这种危险的院内病原体感染的新治疗选择。

“我们还能够证明，最近发现的抗生物膜化合物Disperazol以相同的机制为目标，并翻转开关以支持活动的假单胞菌细胞，从而导致生物膜扩散，”Jenal补充道。“这是向前迈出的重要一步，因为此类药物开辟了根除难以治疗的生物膜感染的新方法。”