狡猾的对手：金黄色葡萄球菌

2021/07/10 17:00

走进金葡菌

金黄色葡萄球菌简称为金葡菌，是一种球状细菌，在显微镜下看，它们聚集成簇，排列成葡萄串状并在良好营养环境中呈金黄色。它们是一种革兰氏阳性菌，并且非常“皮糙肉厚”，需氧或兼性厌氧、营养要求低、耐高盐，甚至在干燥环境下仍可存活数周，不管有没有氧气的存在，它们都可以生长。它们十分常见，不管是在空气、水、灰尘中，或者是在你的皮肤上、毛孔里，都有金葡菌的身影。

它们最喜欢的温度为37 ℃，人和动物是它们的优良居所。在健康人体中，鼻、喉和手是最适合它们生长的温床。伤口处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。

美国疾病控制中心报告显示，由金葡菌引起的感染在细菌感染中占第二位，仅次于大肠杆菌。金葡菌肠毒素是个世界性卫生难题，在美国由金葡菌肠毒素引起的食物中毒，占整个细菌性食物中毒的33%；加拿大则更多，占到45%；在中国金葡菌引起的食物中毒事件也时有发生。

你有张良计，我有过墙梯

素有“超级细菌”之称的金葡菌，拥有着惊人的变异能力和传播能力，在与抗生素的不断博弈与进化中，获得了多种抗菌药物的耐药能力。

被暴揍的金葡菌

1928年，弗莱明在培养金葡菌时，偶然发现被霉菌污染的培养皿中有一个个透明的溶菌圈，表明这些星星点点的青绿色霉菌可分泌出杀死金葡菌的物质。而后经过十年的努力，这种可以杀死金葡菌的高纯度的青霉素终于问世。

反击

被暴打的金葡菌当然不会坐以待毙，对于人类来说抗生素是新鲜的，而细菌却参与了这种形式的化学战争近千年。人类提纯出的抗生素反而加快了它们进化的步伐。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为第一个主要界定抗生素耐药性金黄色葡萄球菌菌株的名称。甲氧西林于1956年问世，仅仅两年后，便在医院发现了第一株MRSA。它可以产生β-内酰胺酶，这意味着它可以水解青霉素的内酰胺环，使其失活。有的则是金葡菌自身被青霉素靶向结合的蛋白发生了改变，从而使MRSA几乎对所有的β-内酰胺类抗生素耐药。

为了应对MRSA的出现和传播，1958年美国食品和药物管理局迅速批准了万古霉素的使用，并成为MRSA感染的首选药物。不幸的是，1997年在日本发现了一株万古霉素耐药金黄色葡萄球菌，被定名为“Mu50”。金葡菌又给我们一次漂亮的回击。

金葡菌的武器

一旦我们的身体有了外来的不速之客，免疫系統便会拉响警报冲锋陷阵。然而这些机智的敌人有一套自己的秘密武器，干扰着“敌方”使自己安然逃脱。当入侵机体后，它们首先面对的是机体的第一道防线——中性粒细胞，通过各种蛋白如趋化抑制蛋白来抑制补体的激活以及中性粒细胞的趋化作用。也就是相当于在白细胞大军还没到达战场前，它们已经早早地把通道斩断，从而阻碍了白细胞迁移和黏附到战场。

当然，即便跋山涉水的白细胞成功到达了战场也没关系，它们还能分泌出有力的武器——PVL，与白细胞相抗衡。PVL是一种细胞外毒素，由两类蛋白组成，这两种蛋白可互相配对形成环状结构聚合体，然后插入到靶细胞膜上，形成孔径大约2毫米的孔道，可选择性地允许二价阳离子，如钙离子、镁离子等通过，加速白细胞的坏死和凋亡。

我们知道，人体的免疫组织是十分机智的，一旦我们的机体曾经来过不速之客，拥有惊人记忆力的B细胞便会牢牢记住，当敌人再次入侵，它们会立刻启动面孔识别，通知杀伤性T细胞，一举歼灭敌人。然而，金葡菌却拥有独特的面具和干扰武器蛋白A，这是一种细胞壁锚定蛋白，它们可以完美地适配抗体免疫球蛋白，从而使面孔识别系统瘫痪，这些带着记忆的小标记起不到任何作用，机体的吞噬作用便对这些不速之客无从下手了。

躲过了追杀，这些金葡菌还要一边干着坏事一边自身大量繁殖。它们分泌的一种名为肠毒素的蛋白质，可引起食物中毒、过敏性疾病等。这种蛋白质不仅易溶于水和盐溶液，还能在100 ℃环境下生存30分钟或者胃液蛋白酶存在时不被灭活。而非常小剂量的肠毒素随着污染的食物进入肠胃道后，并未被胃蛋白酶消化，反而被吸入血液系统，刺激中枢神经后引起呕吐。同时，肠毒素还可刺激淋巴细胞释放白细胞介素-2及干扰素，抑制体液及细胞免疫，此时它们便得以大量繁殖。

不仅如此，当金葡菌入侵人体时，它们会生产血浆凝固酶，能激活凝血酶纤维蛋白原转变成纤维蛋白，从而使含有抗凝剂的血液凝固，阻碍吞噬细胞的吞噬作用，这种凝固酶同时也与葡萄球菌易形成局部感染有关。

此外，一种名叫溶血毒素的外毒素也不容小觑，它们分为四种，能损伤血小板，破坏溶酶体，引起肌体局部缺血和坏死。耐热核酸酶与肠毒素一样，能耐受高温，在100 ℃温度下15分钟而不失活。这种酶可以利用金葡菌感染部位的组织或者白细胞凋亡崩解时释放出的核酸，迅速分解转化成为自身需要的营养物质。这种物质也常被用于判断食物是否被金葡菌污染的检测。

这些机智的应对方式，真可谓是环环相扣。其实大多数情况下金葡菌以共同生存的状态，定植于我们的皮肤表面和鼻腔，并不会引起感染。但是这群虎视眈眈的“敌人”，一直悄悄地躲在我们身边，伺机而动。当软组织创伤后，原有的平衡被打破，金葡菌不仅会定植在创伤表面，还会破坏组织细胞，通过对抗机体的免疫系统来引发一场持久大战，造成创面长期不愈。

现在MRSA感染的治疗仍然是临床十分棘手的难题，抗击超级细菌不仅需要医学工作者的不懈努力，还需要公民提高科学素养，合理使用抗生素。这样，我们才可以更加顺利地抗击超级细菌。

作者单位：中国科学院深圳先进技术研究院，深圳合成生物学创新研究院，中国科学院定量工程生物学重点实验室，深圳，518055

本文资助项目：孔雀团队项目

（KQTD2015033117210153）

本文来自《科学之友》