狡猾的對手：金黃色葡萄球菌

魏仙慧

走進金葡菌

金黃色葡萄球菌簡稱為金葡菌，是一種球狀細菌，在顯微鏡下看，它們聚集成簇，排列成葡萄串狀并在良好營養(yǎng)環(huán)境中呈金黃色。它們是一種革蘭氏陽性菌，并且非?！捌げ谌夂瘛?，需氧或兼性厭氧、營養(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。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。

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

你有張良計，我有過墻梯

素有“超級細菌”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，偶然發(fā)現(xiàn)被霉菌污染的培養(yǎng)皿中有一個個透明的溶菌圈，表明這些星星點點的青綠色霉菌可分泌出殺死金葡菌的物質(zhì)。而后經(jīng)過十年的努力，這種可以殺死金葡菌的高純度的青霉素終于問世。

反擊

被暴打的金葡菌當然不會坐以待斃，對于人類來說抗生素是新鮮的，而細菌卻參與了這種形式的化學(xué)戰(zhàn)爭近千年。人類提純出的抗生素反而加快了它們進化的步伐。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）為第一個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幾乎對所有的β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥。

為了應(yīng)對MRSA的出現(xiàn)和傳播，1958年美國食品和藥物管理局迅速批準了萬古霉素的使用，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擊。

金葡菌的武器

一旦我們的身體有了外來的不速之客，免疫系統(tǒng)便會拉響警報沖鋒陷陣。然而這些機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。當入侵機體后，它們首先面對的是機體的第一道防線——中性粒細胞，通過各種蛋白如趨化抑制蛋白來抑制補體的激活以及中性粒細胞的趨化作用。也就是相當于在白細胞大軍還沒到達戰(zhàn)場前，它們已經(jīng)早早地把通道斬斷，從而阻礙了白細胞遷移和黏附到戰(zhàn)場。

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

我們知道，人體的免疫組織是十分機智的，一旦我們的機體曾經(jīng)來過不速之客，擁有驚人記憶力的B細胞便會牢牢記住，當敵人再次入侵，它們會立刻啟動面孔識別，通知殺傷性T細胞，一舉殲滅敵人。然而，金葡菌卻擁有獨特的面具和干擾武器蛋白A，這是一種細胞壁錨定蛋白，它們可以完美地適配抗體免疫球蛋白，從而使面孔識別系統(tǒng)癱瘓，這些帶著記憶的小標記起不到任何作用，機體的吞噬作用便對這些不速之客無從下手了。

躲過了追殺，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不被滅活。而非常小劑量的腸毒素隨著污染的食物進入腸胃道后，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，腸毒素還可刺激淋巴細胞釋放白細胞介素-2及干擾素，抑制體液及細胞免疫，此時它們便得以大量繁殖。

不僅如此，當金葡菌入侵人體時，它們會生產(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，阻礙吞噬細胞的吞噬作用，這種凝固酶同時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胞凋亡崩解時釋放出的核酸，迅速分解轉(zhuǎn)化成為自身需要的營養(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。

這些機智的應(yīng)對方式，真可謂是環(huán)環(huán)相扣。其實大多數(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，伺機而動。當軟組織創(chuàng)傷后，原有的平衡被打破，金葡菌不僅會定植在創(chuàng)傷表面，還會破壞組織細胞，通過對抗機體的免疫系統(tǒng)來引發(fā)一場持久大戰(zhàn)，造成創(chuàng)面長期不愈。

現(xiàn)在MRSA感染的治療仍然是臨床十分棘手的難題，抗擊超級細菌不僅需要醫(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細菌。

作者單位：中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院，深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院，中國科學(xué)院定量工程生物學(xué)重點實驗室，深圳，518055

本文資助項目：孔雀團隊項目

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