俄勒冈大学的研究人员发现了一种由人类皮肤上的酵母产生的分子，该分子对每年导致美国数十万住院病例的病原体具有强大的抗菌作用。
这种独特的对抗日益严重的抗生素耐药性细菌的方法，表明了居住在人类皮肤上的真菌是一种尚未被充分发掘的新抗生素来源。全球范围内，耐药性感染的威胁日益严重，俄勒冈大学的博士后研究员Caitlin Kowalski领导了这项研究。
该研究结果发表在上个月的《当代生物学》杂志上，描述了常见的皮肤真菌马拉色菌通过消耗人体皮肤上的油脂和脂肪来产生脂肪酸，这些脂肪酸能够选择性地消除金黄色葡萄球菌。
大约三分之一的人鼻子里携带着无害的金黄色葡萄球菌，但当有机会时（如开放性伤口、擦伤和割伤），这些细菌会成为严重感染的风险因素。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。
金黄色葡萄球菌还是一种臭名昭著的医院超级细菌，对当前的抗生素具有抗药性，这使得开发新药物的需求变得更加迫切。
Kowalski说：“有很多研究都发现了新的抗生素结构，但有趣的是，我们识别出了一种已知的化合物，人们以前已经研究过。”
该化合物在正常的实验室条件下并不具有毒性，但在模拟健康皮肤的酸性环境中却非常有效。“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，因为实验室中的pH值不够低，”Kowalski补充道，“但人类皮肤实际上是非常酸性的。”
人类体内寄生着大量的微生物，称为微生物组，但我们对我们的真菌居民及其对人类健康的贡献知之甚少。皮肤微生物组特别引起她的兴趣，因为虽然身体其他部位有几十种不同的真菌，但皮肤主要被一种称为马拉色菌的真菌所占据。
马拉色菌可以与头皮屑和湿疹有关，但通常被认为是相对无害的，是皮肤正常菌群的一部分。这种酵母已经进化到可以在哺乳动物的皮肤上生存，以至于它不能在没有皮肤分泌的脂质（油和脂肪）的情况下制造脂肪酸。
尽管马拉色菌在我们身上很丰富，但它们仍然被忽视，Kowalski说。
“皮肤是一个与肠道平行的系统，而肠道已经被广泛研究，”她在一份媒体声明中说。“我们知道肠道微生物组可以修改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以产生生物活性化合物。这对皮肤健康和疾病意味着什么？”
通过对健康捐赠者的皮肤样本和实验室中的皮肤细胞进行实验，Kowalski发现马拉色菌物种马拉色菌共生体将宿主脂质转化为抗菌羟基脂肪酸。脂肪酸在细胞中有多种功能，但最著名的是作为细胞膜的构建块。
马拉色菌共生体合成的羟基脂肪酸具有洗涤剂般的特性，破坏金黄色葡萄球菌的细胞膜，使其内部内容物泄漏。这种攻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，Kowalski说。
但这种真菌并不是万能的。经过足够的暴露后，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。
研究人员通过基因分析发现，细菌进化出了Rel基因的突变，该基因激活细菌的应激反应。类似突变已在患有金黄色葡萄球菌感染的患者中被发现。
这些发现表明，细菌的宿主环境和其他微生物之间的相互作用可以影响其对抗生素的敏感性。
“人们对应用微生物作为治疗手段的兴趣越来越大，例如添加细菌来防止病原体的生长，”Kowalski说。“但这可能会带来我们尚未完全理解的后果。即使我们知道抗生素会导致耐药性的进化，但当我们考虑将微生物作为治疗手段时，这一点还没有被充分考虑。”
虽然这一发现增加了药物发现的复杂性，但Kowalski对作为未来抗生素新来源的常驻真菌感到兴奋。
鉴定抗菌脂肪酸花了三年时间和跨学科的合作。Kowalski与麦克马斯特大学的化学微生物学家合作追踪到了这种化合物。
“这就像在干草堆里找一根针，但你找不到那些你看不见的分子，”Kowalski的导师、俄勒冈大学艺术与科学学院生物学副教授Matthew Barber说。
Kowalski正在开展一项后续研究，深入探讨导致抗生素耐受性的遗传机制。她还准备启动自己的实验室，进一步研究被忽视的皮肤微生物组的作用，离开Barber的实验室后，她将专注于真菌研究。
“抗生素耐药性细菌感染是对人类健康的重大威胁，在某些方面，情况正在恶化，”Barber说。“我们还有很多工作要做，不仅要了解微生物，还要找到新的方法来可能治疗或预防这些感染。”
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