寄生在人体皮肤上的真菌可能提供新的抗生素

俄勒冈大学的研究人员发现了一种由生活在人类皮肤上的酵母产生的分子，该分子对一种病原体显示出强大的抗菌特性，这种病原体每年在美国导致50万人住院。

这是一种解决日益严重的抗生素耐药细菌问题的独特方法。领导这项研究的UO博士后研究员Caitlin Kowalski表示，随着全球耐药性感染的威胁，栖息在人类皮肤上的真菌是鉴定新抗生素的未开发资源。

在《当代生物学》上发表的一篇论文中描述，常见的皮肤真菌马拉色菌吞噬人体皮肤上的油脂，产生脂肪酸，选择性消除金黄色葡萄球菌。每三个人中就有一个人的鼻子里有无害的金黄色葡萄球菌，但如果有机会，这种细菌是严重感染的危险因素：开放性伤口、擦伤和割伤。它们是皮肤和软组织感染的主要原因，被称为葡萄球菌感染。

金黄色葡萄球菌也是一种医院超级细菌，因对现有抗生素具有耐药性而臭名昭著，这增加了对新药的迫切需求。Kowalski说：“有很多研究发现了新的抗生素结构，但我们的有趣之处在于，我们发现了一种众所周知、人们以前研究过的化合物。”

该化合物在正常实验室条件下没有毒性，但在复制健康皮肤酸性环境的条件下可能很有效。Kowalski补充道：“我认为这就是为什么在某些情况下我们可能错过了这些抗菌机制的原因，因为实验室的pH值不够低。但人类皮肤真的是酸性的。”。她对皮肤微生物组特别感兴趣，因为当身体的其他部位聚集着数十种不同的真菌时，皮肤主要被一种称为马拉色菌的真菌定植。

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。酵母已经进化到可以在哺乳动物皮肤上生存，以至于如果没有皮肤分泌的脂质（油和脂肪），它就无法制造脂肪酸。Kowalski说：“尽管在我们身上发现了大量的马拉色菌，但对它们的研究仍然不足。”。

“皮肤是一个与肠道中发生的事情平行的系统，这一点已经得到了很好的研究，”她说。“我们知道肠道微生物组可以改变宿主化合物，并产生具有新功能的独特化合物。皮肤富含脂质，皮肤微生物组处理这些脂质也会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？”Kowalski观察了健康供体的人体皮肤样本和实验室中用皮肤细胞进行的实验，发现真菌物种马拉色菌将宿主脂质转化为抗菌羟基脂肪酸。脂肪酸在细胞中具有多种功能，但特别是细胞膜的构建块。

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由同向性马拉色菌合成的羟基脂肪酸呈洗涤剂状，破坏金黄色葡萄球菌的膜，导致其内部内容物泄漏。Kowalski说，这次袭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。

但真菌不是灵丹妙药。在充分暴露后，葡萄球菌最终会对真菌产生耐受性，就像临床抗生素过度使用时一样。

研究人员观察了它们的遗传学，发现细菌在Rel基因中发生了突变，从而激活了细菌的应激反应。之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，细菌的宿主环境和与其他微生物的相互作用会影响其对抗生素的敏感性。Kowalski说：“人们越来越有兴趣将微生物作为治疗手段，例如添加细菌来防止病原体的生长。”。“但它可能会产生我们尚未完全理解的后果。尽管我们知道抗生素会导致耐药性的演变，但当我们考虑将微生物应用于治疗时，还没有考虑到这一点。”

虽然这一发现为药物发现增加了一层复杂性，但科瓦尔斯基说，她对驻留真菌作为未来抗生素新来源的潜力感到兴奋。

识别抗菌脂肪酸需要三年时间和跨学科的努力。Kowalski与麦克马斯特大学的化学微生物学家合作追踪该化合物。

“这就像大海捞针，但你看不到分子，”Kowalski的顾问、UO艺术与科学学院生物学副教授Matthew Barber说。

Kowalski正在进行一项后续研究，深入研究导致抗生素耐受的遗传机制。她还准备成立自己的实验室，进一步研究被忽视的皮肤微生物组的作用，在将真菌作为重点后离开Barber的实验室。Barber说：“抗生素耐药性细菌感染是人类健康的主要威胁，在某些方面正在恶化。”。“在了解微生物方面，我们还有很多工作要做，也要找到可能治疗或预防这些感染的新方法。”