走進(jìn)金葡菌

金黃色葡萄球菌簡(jiǎn)稱為金葡菌，是一種球狀細(xì)菌，在顯微鏡下看，它們聚集成簇，排列成葡萄串狀并在良好營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中呈金黃色。它們是一種革蘭氏陽(yáng)性菌，并且非?！捌げ谌夂瘛?，需氧或兼性厭氧、營(yíng)養(yǎng)要求低、耐高鹽，甚至在干燥環(huán)境下仍可存活數(shù)周，不管有沒有氧氣的存在，它們都可以生長(zhǎng)。它們十分常見，不管是在空氣、水、灰塵中，或者是在你的皮膚上、毛孔里，都有金葡菌的身影。

它們最喜歡的溫度為37 ℃，人和動(dòng)物是它們的優(yōu)良居所。在健康人體中，鼻、喉和手是最適合它們生長(zhǎng)的溫床。傷口處也容易大量滋生金葡菌，甚至患乳房炎乳牛的乳汁中也有可能含金葡菌。

美國(guó)疾病控制中心報(bào)告顯示，由金葡菌引起的感染在細(xì)菌感染中占第二位，僅次于大腸桿菌。金葡菌腸毒素是個(gè)世界性衛(wèi)生難題，在美國(guó)由金葡菌腸毒素引起的食物中毒，占整個(gè)細(xì)菌性食物中毒的33%；加拿大則更多，占到45%；在中國(guó)金葡菌引起的食物中毒事件也時(shí)有發(fā)生。

你有張良計(jì)，我有過(guò)墻梯

素有“超級(jí)細(xì)菌”之稱的金葡菌，擁有著驚人的變異能力和傳播能力，在與抗生素的不斷博弈與進(jìn)化中，獲得了多種抗菌藥物的耐藥能力。

被暴揍的金葡菌

1928年，弗萊明在培養(yǎng)金葡菌時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)被霉菌污染的培養(yǎng)皿中有一個(gè)個(gè)透明的溶菌圈，表明這些星星點(diǎn)點(diǎn)的青綠色霉菌可分泌出殺死金葡菌的物質(zhì)。而后經(jīng)過(guò)十年的努力，這種可以殺死金葡菌的高純度的青霉素終于問(wèn)世。

反擊

被暴打的金葡菌當(dāng)然不會(huì)坐以待斃，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)抗生素是新鮮的，而細(xì)菌卻參與了這種形式的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)近千年。人類提純出的抗生素反而加快了它們進(jìn)化的步伐。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）為第一個(gè)主要界定抗生素耐藥性金黃色葡萄球菌菌株的名稱。甲氧西林于1956年問(wèn)世，僅僅兩年后，便在醫(yī)院發(fā)現(xiàn)了第一株MRSA。它可以產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶，這意味著它可以水解青霉素的內(nèi)酰胺環(huán)，使其失活。有的則是金葡菌自身被青霉素靶向結(jié)合的蛋白發(fā)生了改變，從而使MRSA幾乎對(duì)所有的β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥。

為了應(yīng)對(duì)MRSA的出現(xiàn)和傳播，1958年美國(guó)食品和藥物管理局迅速批準(zhǔn)了萬(wàn)古霉素的使用，并成為MRSA感染的首選藥物。不幸的是，1997年在日本發(fā)現(xiàn)了一株萬(wàn)古霉素耐藥金黃色葡萄球菌，被定名為“Mu50”。金葡菌又給我們一次漂亮的回?fù)簟?/p>

金葡菌的武器

一旦我們的身體有了外來(lái)的不速之客，免疫系統(tǒng)便會(huì)拉響警報(bào)沖鋒陷陣。然而這些機(jī)智的敵人有一套自己的秘密武器，干擾著“敵方”使自己安然逃脫。當(dāng)入侵機(jī)體后，它們首先面對(duì)的是機(jī)體的第一道防線——中性粒細(xì)胞，通過(guò)各種蛋白如趨化抑制蛋白來(lái)抑制補(bǔ)體的激活以及中性粒細(xì)胞的趨化作用。也就是相當(dāng)于在白細(xì)胞大軍還沒到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)前，它們已經(jīng)早早地把通道斬?cái)?，從而阻礙了白細(xì)胞遷移和黏附到戰(zhàn)場(chǎng)。

當(dāng)然，即便跋山涉水的白細(xì)胞成功到達(dá)了戰(zhàn)場(chǎng)也沒關(guān)系，它們還能分泌出有力的武器——PVL，與白細(xì)胞相抗衡。PVL是一種細(xì)胞外毒素，由兩類蛋白組成，這兩種蛋白可互相配對(duì)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)聚合體，然后插入到靶細(xì)胞膜上，形成孔徑大約2毫米的孔道，可選擇性地允許二價(jià)陽(yáng)離子，如鈣離子、鎂離子等通過(guò)，加速白細(xì)胞的壞死和凋亡。

我們知道，人體的免疫組織是十分機(jī)智的，一旦我們的機(jī)體曾經(jīng)來(lái)過(guò)不速之客，擁有驚人記憶力的B細(xì)胞便會(huì)牢牢記住，當(dāng)敵人再次入侵，它們會(huì)立刻啟動(dòng)面孔識(shí)別，通知?dú)訲細(xì)胞，一舉殲滅敵人。然而，金葡菌卻擁有獨(dú)特的面具和干擾武器蛋白A，這是一種細(xì)胞壁錨定蛋白，它們可以完美地適配抗體免疫球蛋白，從而使面孔識(shí)別系統(tǒng)癱瘓，這些帶著記憶的小標(biāo)記起不到任何作用，機(jī)體的吞噬作用便對(duì)這些不速之客無(wú)從下手了。

躲過(guò)了追殺，這些金葡菌還要一邊干著壞事一邊自身大量繁殖。它們分泌的一種名為腸毒素的蛋白質(zhì)，可引起食物中毒、過(guò)敏性疾病等。這種蛋白質(zhì)不僅易溶于水和鹽溶液，還能在100 ℃環(huán)境下生存30分鐘或者胃液蛋白酶存在時(shí)不被滅活。而非常小劑量的腸毒素隨著污染的食物進(jìn)入腸胃道后，并未被胃蛋白酶消化，反而被吸入血液系統(tǒng)，刺激中樞神經(jīng)后引起嘔吐。同時(shí)，腸毒素還可刺激淋巴細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素-2及干擾素，抑制體液及細(xì)胞免疫，此時(shí)它們便得以大量繁殖。

不僅如此，當(dāng)金葡菌入侵人體時(shí)，它們會(huì)生產(chǎn)血漿凝固酶，能激活凝血酶纖維蛋白原轉(zhuǎn)變成纖維蛋白，從而使含有抗凝劑的血液凝固，阻礙吞噬細(xì)胞的吞噬作用，這種凝固酶同時(shí)也與葡萄球菌易形成局部感染有關(guān)。

此外，一種名叫溶血毒素的外毒素也不容小覷，它們分為四種，能損傷血小板，破壞溶酶體，引起肌體局部缺血和壞死。耐熱核酸酶與腸毒素一樣，能耐受高溫，在100 ℃溫度下15分鐘而不失活。這種酶可以利用金葡菌感染部位的組織或者白細(xì)胞凋亡崩解時(shí)釋放出的核酸，迅速分解轉(zhuǎn)化成為自身需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這種物質(zhì)也常被用于判斷食物是否被金葡菌污染的檢測(cè)。

這些機(jī)智的應(yīng)對(duì)方式，真可謂是環(huán)環(huán)相扣。其實(shí)大多數(shù)情況下金葡菌以共同生存的狀態(tài)，定植于我們的皮膚表面和鼻腔，并不會(huì)引起感染。但是這群虎視眈眈的“敵人”，一直悄悄地躲在我們身邊，伺機(jī)而動(dòng)。當(dāng)軟組織創(chuàng)傷后，原有的平衡被打破，金葡菌不僅會(huì)定植在創(chuàng)傷表面，還會(huì)破壞組織細(xì)胞，通過(guò)對(duì)抗機(jī)體的免疫系統(tǒng)來(lái)引發(fā)一場(chǎng)持久大戰(zhàn)，造成創(chuàng)面長(zhǎng)期不愈。

現(xiàn)在MRSA感染的治療仍然是臨床十分棘手的難題，抗擊超級(jí)細(xì)菌不僅需要醫(yī)學(xué)工作者的不懈努力，還需要公民提高科學(xué)素養(yǎng)，合理使用抗生素。這樣，我們才可以更加順利地抗擊超級(jí)細(xì)菌。

作者單位：中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院，中國(guó)科學(xué)院定量工程生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳，518055

本文資助項(xiàng)目：孔雀團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目

（KQTD2015033117210153）

本文來(lái)自《科學(xué)之友》