密歇根州立大学微生物学、遗传学和免疫学系教授杰玛·雷格拉说：“好消息是，我们的鼻腔和口腔环境通常能够抑制这些细菌。”
当这些微生物(如金黄色葡萄球菌及其抗生素耐药性变体MRSA)深入呼吸道或进入心脏等其他身体部位时，就会引起严重甚至致命的感染。
雷格拉和她的同事们现在已经证明，我们的身体会在不知不觉中创造出将葡萄球菌(包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)引入这些危险区域的条件。
“你知道在机场挥舞着操纵杆指挥飞机的人吗?就是那样的，”雷格拉说，他的团队在《mBio》杂志上发表了这项新研究。
另一方面，该报告还提供了新的见解和技术，可以帮助研究人员防止自然居民扩散到不该扩散的地方。
“这些都是我们体内的生物，”雷格拉说。“这就像拥有一个你不喜欢的邻居。我们需要学会与它们共处。”
密歇根州立大学的研究人员发现，金黄色葡萄球菌在粘膜产生的蛋白质(称为粘蛋白)存在下更容易传播。图片来源：KristinJacob博士
葡萄球菌滑落
了解这些细菌如何进入身体的不同部位是一个复杂的难题，两个简单的事实可以解释这一点。
一是这些微生物显然会四处移动，使人患病。二是它们没有很好的能力这样做。葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和它们的同类缺乏诸如尾状鞭毛之类的附属物，而这些附属物可以帮助其他类型的细菌四处移动。
面对这两个看似矛盾的事实，对于雷格拉的团队来说是一个新问题。
她和她的团队最出名的可能是他们对土壤细菌的广泛研究，他们已经证明这些细菌可以吸收放射性元素。但在海军研究办公室的支持下，研究人员为葡萄球菌(葡萄球菌的复数)以及栖息在我们鼻子、嘴巴和中耳的其他细菌的研究带来了独特的生态视角。
“口周环境最吸引我的一点是，它环境的多样性以及在如此小的空间内其化学成分可以发生如此大的变化，”雷格拉说。“这对我来说是一个新领域，需要付出巨大的智力努力，因为关于人类相关细菌的文献令人印象深刻。但我们做了我们最擅长的事情：我们通过微生物生态学的视角来观察这些微生物。”
参与该项目的博士生克里斯汀·雅各布(KristinJacob)和来自哥伦比亚安第斯大学的访问博士生圣地亚哥·埃尔南德斯-维拉米萨尔(SantiagoHernandez-Villamizar)帮助该实验室开辟了进军这一新领域的道路。
研究小组首先发现，人体粘膜产生的一种名为粘蛋白的蛋白质可以作为葡萄球菌菌落的润滑剂。这些粘蛋白使微生物更容易传播，但这仍然不足以解释它们在最坏情况下的传播情况。
Villamizar博士。改编自KMJacob等人(2024)mBio.0:e01562-24。https://doi.org/10.1128/mbio.01562-24
“我们发现，当润滑剂充足时，菌落可以被动扩张，”雷格拉说。“但要想感染，你需要的不仅仅是被动的东西。这需要更加主动和协调。”
通过培养从健康人类志愿者身上分离出的不同种类的葡萄球菌的不同菌株，该团队系统地培养了一批具有不同基因的“参赛者”，以观察哪些细菌可以在模拟的生物环境中主动传播。
他们发现，在适当的条件下，金黄色葡萄球菌和一种名为表皮葡萄球菌的细菌会胜出。当这些细菌的菌落长得足够大时，周围拥挤的微生物会相互发出信号，表示是时候制造自己的润滑剂并快速滑走。
为了深入研究，该团队与密歇根州立大学副教授、葡萄球菌专家尼尔·哈默(NealHammer)合作。该团队研究了某些群体感应系统被停用的MRSA菌株。在此过程中，他们发现了细菌产生的肽，这些肽也可以作为润滑剂来帮助细菌移动。
粘蛋白和分泌肽的正确组合几乎从字面上为细菌的传播打开了大门。
“我们的粘液表面含有化学物质，就像为细菌铺开的红地毯，让它们进入我们最脆弱的部位，”雷格拉说。“突然间，细菌开始制造自己的肽，势不可挡。它们可以占领新的区域并不断生长。”
虽然这一发现引发了一系列需要在提供新的治疗思路之前解答的新问题，但它也提供了新的测试和技术来帮助研究人员进行这一探索。
雷格拉说：“这项研究的临床和治疗方面将真正推动我们如何看待这一现象。”
与此同时，雷格拉也享受着个人和职业上的成就感，因为她的实验室发展到了一个新的研究领域。她将这一成功归功于勤奋无畏的研究生团队，以及慷慨合作的哈默研究员。
“我这辈子从没想过我会和葡萄球菌打交道，”她说。“我为我的学生感到骄傲，也感谢我的同事、现在的合作者尼尔·哈默的专业见解。”
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