金黄色葡萄球菌(又称葡萄球菌)是研究最为深入的人类病原体之一。不幸的是，这些知识并没有使葡萄球菌感染(尤其是肺部感染)更容易治疗。

葡萄球菌的致命弱点可能取决于其食物选择

众所周知，葡萄球菌善于逃避宿主的免疫反应，甚至对最强效的抗生素也不起作用，因此常常导致肺炎。

“我们知道葡萄球菌是如何攻击肺细胞的，以及是什么让这些细菌特别具有毒性。但针对这些机制的大多数药物或疫苗都没有起作用，”哥伦比亚大学瓦杰洛斯医学院研究葡萄球菌和其他呼吸道病原体的医生兼科学家爱丽丝·普林斯说。

普林斯的最新研究可能终于发现了这种病原体的致命弱点：食物选择。研究结果发表在《自然微生物学》杂志上。

失去对糖的味觉

葡萄球菌最喜欢以葡萄糖的形式摄取糖分。然而，这种能量来源在肺部并不容易获得，尤其是在免疫细胞冲进来抵抗感染并吞噬掉大部分能量供应之后。

作为回应，葡萄球菌开始以氨基酸脯氨酸为食，这种氨基酸在受感染的肺部中含量丰富。到目前为止，我们还不知道葡萄球菌是如何实现这一巧妙的烹饪转变的。

为了了解更多信息，普林斯和她的团队分析了囊性纤维化患者在感染的各个阶段分离出的葡萄球菌的基因和代谢变化。(囊性纤维化患者特别容易感染葡萄球菌，因此需要定期进行肺培养，为研究人员提供丰富的研究材料。)

在分子药理学和治疗学专业应届毕业生 Andreacarola Urso 博士的带领下，研究人员发现，当葡萄球菌感知的葡萄糖不足时，它们会触发一种名为碳分解代谢抑制 (CCR) 的机制，这种机制限制生物体每次只能消耗一种碳，例如葡萄糖。

“但如果需要，CCR 也能重新编程细菌，使其消耗另一种能源，”Prince 说。“在这种情况下，CCR 会指导葡萄球菌利用脯氨酸。”

饥饿的葡萄球菌

一旦葡萄球菌转而使用​​脯氨酸，它们的食物供应实际上就无穷无尽了。感染会刺激肺部产生胶原蛋白，以修复被细菌损坏的肺组织。胶原蛋白的一个关键成分是脯氨酸。

“肺部增加脯氨酸的合成，并为金黄色葡萄球菌提供增殖和覆盖呼吸道所需的食物，”普林斯说。

研究人员发现，一种阻止胶原蛋白生成的药物可以减缓感染葡萄球菌的小鼠的细菌生长，但这种方法对人类并不实用。“你需要胶原蛋白来修复你的呼吸道，”普林斯说。

相反，普林斯认为，干扰 CCR 以阻止葡萄球菌消耗脯氨酸可能会预防慢性感染，尽管目前还没有这样的药物。“干扰 CCR 不会阻止葡萄球菌感染的初始阶段，但它可以阻止这些生物形成持久的菌落，在那里它们可以躲避抗生素和我们的免疫系统，”她说。

同样的策略也可能适用于采用 CCR 的其他细菌，包括另一种常见的抗生素耐药性肺部感染来源——铜绿假单胞菌。