大肠杆菌如何获得引起尿路感染的能力

由于解剖结构的特殊性，女性特别容易患尿路感染，几乎一半的女性在一生中的某个阶段曾经历过尿路感染。

几十年来，科学家们一直试图弄清楚细菌是如何在其他健康的人体内立足的，从微生物如何在膀胱内移动和粘附到膀胱内部，到它们如何利用毒素来产生不舒服且通常是痛苦的症状。

发表在《美国国家科学院院刊》上的研究探讨了大肠杆菌(大多数尿路感染的原因)如何在感染过程中利用宿主营养物质以极快的速度繁殖，尽管新鲜尿液的环境接近无菌。

密歇根大学医学院HarryMobley博士实验室的研究人员首先研究在小鼠模型中复制能力较差的突变菌株，以识别可能对建立感染很重要的细菌基因。

通过这样做，他们确定了一组控制运输系统的基因至关重要。

“当细菌需要某种物质来生长时，比如氨基酸，它们可以通过两种方式获得，”微生物学和免疫学特聘教授莫布里解释道。

“他们可以自己制造，也可以使用我们所说的传输系统从宿主那里窃取它。”

Mobley说，他们之前的基因表达筛选显示，近25%的细菌基因专用于复制策略，包括特定氨基酸的运输系统，大肠杆菌利用该运输系统每秒引入数千个分子。

第一作者AllysonShea博士是Mobley实验室的前成员，现任南阿拉巴马大学微生物学和免疫学助理教授，她将大肠杆菌转运蛋白库与其他UTI病原体物种进行交叉引用，查看哪些对感染很重要。她发现一种名为ABC(ATP结合盒)转运蛋白的转运蛋白似乎至关重要。

然后，她使用小鼠尿道制成的器官琼脂，证实ABC转运蛋白对于感染至关重要。许多缺乏这些营养输入系统的细菌菌株在膀胱和肾器官琼脂上生长有缺陷。

“看来细菌对这些能源昂贵的ATP运输系统进行了投资，以便对它们感兴趣的能源具有更高的亲和力，”Shea说。

“这些系统非常非常擅长在细胞内获取营养。”

莫布里指出，这些发现为开发新疗法开辟了道路——这在抗生素耐药性日益增强的时代尤为重要。

“如果抑制这些运输系统，也许就能抑制这些细菌的快速生长，”他说。

谢伊指出，做到这一点并不容易，因为细菌已经为这一类重要的转运蛋白进化出了多个备份系统。

“这个ATP结合家族的优点在于它们都具有ATP结合亚基，为运输系统提供穿过细胞膜获取营养物质所需的能量。”

该亚基可能成为导致整个转运蛋白家族功能失调的目标。

她说，虽然这不一定能取代抗生素，但它可以减缓生长速度，以便抗生素和宿主免疫系统可以更好地阻止细菌。

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