一项新的研究表明，一种主要的细菌病原体对医院和家庭常用的清洁剂中的活性成分具有广泛的耐药性。

美国化学学会传染病发表了由埃默里大学化学家领导的研究。它显示了多药耐药铜绿假单胞菌对清洁剂的惊人耐药性，这是一种在医院环境中特别令人关注的病原体。

该研究还确定了对铜绿假单胞菌非常有效的杀菌剂，包括埃默里大学与维拉诺瓦大学合作开发的一种新化合物。研究人员描述了这些杀菌剂与目前使用的大多数消毒剂的不同之处。

“我们希望我们的发现可以帮助指导医院重新考虑病房和其他设施的卫生方案，”埃默里大学化学教授、该研究的资深作者威廉·韦斯特说。“我们也希望我们发现的一种对抗这些细菌菌株的新机制可能有助于未来消毒剂产品的设计。”

这项研究的第一作者是克里斯蒂安·桑切斯（他是埃默里大学的化学博士生，毕业后加入了桑福德大学的教职人员）和德曼·巴尔加斯-库巴斯，埃默里大学兰尼研究生院的微生物学博士候选人。

“病原体对清洁剂的耐药性是一个经常被忽视的领域，”巴尔加斯-库巴斯说，“但这是一个重要的研究领域，尤其是随着全球抗生素耐药性病原体的增加。”

维拉诺瓦大学的化学教授Kevin Minbiole是这篇论文的资深作者之一。

主力消毒剂失去蒸汽

季铵化合物（QACs）是家庭和医院清洁剂中常见的活性成分，包括一些消毒喷雾和液体、抗菌消毒湿巾和肥皂。

韦斯特说：“大约100年来，在大多数家庭和医院的第一线，有少数qac一直是主要的消毒剂。”“对它们的结构进行修改的工作很少，因为它们长期以来对许多常见的细菌、病毒、霉菌和真菌都很有效，而且制作起来非常简单、便宜。”

韦斯特实验室在QACs和其他消毒剂研究方面处于领先地位。Wuest和他的同事们发现的一个问题是，一些细菌菌株正在对QACs产生耐药性。这一趋势可能会给医院的卫生造成严重问题。

一种重要的病原体

根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的数据，美国每年发生280多万例抗微生物药物耐药性感染，导致3.5万多人死亡。

美国疾病控制与预防中心将耐多药铜绿假单胞菌列为在COVID-19大流行期间导致美国感染增加的七种病原体之一，并且仍高于大流行前的水平。

在世界范围内，铜绿假单胞菌每年造成50多万人死亡，并被世界卫生组织列为一种至关重要的病原体。

铜绿假单胞菌常见于环境中，包括土壤和淡水中。医院环境中的水库可包括排水管、水龙头、水槽和设备洗衣机。

虽然这种细菌通常不会影响健康人，但它可以引起囊性纤维化患者和免疫功能低下者的感染，例如烧伤、癌症和许多其他严重疾病的患者。由于铜绿假单胞菌在这些装置表面形成生物膜的能力，使用导管等侵入性装置的患者也处于危险之中。

像其他革兰氏阴性菌一样，铜绿假单胞菌被包裹在第二层脂肪外层膜中，起到保护胶囊的作用，使其更难被杀死。

质量保证机制如何杀人

qac在四个碳链的中心有一个氮原子。简单地说，氮中心带正电的头部被吸引到包裹铜绿假单胞菌和许多其他细菌和病毒的带负电的脂肪酸磷酸上。碳链的头部就像矛头一样，刺入保护性的脂肪膜和内细胞膜，导致病原体分解。

研究人员测试了20种不同的铜绿假单胞菌耐药菌株，这些菌株由沃尔特里德国家军事医疗中心从世界各地的医院收集，作为耐多药生物储库和监测网络的一部分。

结果表明，所有20株菌株对QACs（大多数一线清洁剂中常见的活性成分）至少部分耐药，80%的菌株对QACs完全耐药。

韦斯特说：“这种机制已经工作了100年，主要是通过切开病原体的内外膜并摧毁它们。”“我们惊讶地发现，这种情况似乎已不复存在。”

韦斯特认为，不正确使用清洁剂可能是导致抗药性的一个因素。

他解释道：“qac不会立即致死。“使用后，重要的是要等上四五分钟才能擦掉这些清洁剂。使用合适的浓度也很重要。如果使用不当，一些细菌可以存活，这可能导致它们产生耐药性。”

他补充说，在2019冠状病毒病大流行期间，更多地使用清洁剂可能给铜绿假单胞菌和其他一些难以杀死的病原体提供了更多产生耐药性的机会。

一种“效果出奇好”的新方法

在目前的论文中，研究人员还测试了多重耐药铜绿假单胞菌菌株对一种新的季磷化合物（QPC）的耐药性，这种化合物是由Wuest和Minbiole实验室开发的。结果表明，该化合物对20株耐药铜绿假单胞菌均有较好的杀灭效果。

巴尔加斯-库巴斯说：“即使在低浓度下，它的效果也非常好。”

研究人员证明，他们的新型QPC不是通过刺穿铜绿假单胞菌的保护性外膜起作用，而是通过扩散穿过外膜，然后选择性地攻击内细胞膜。

“这是违反直觉的，”韦斯特说。“你可能会认为，传统的杀菌剂，去除两层膜，将是杀死铜绿假单胞菌更有效的方法。为什么通过外膜被动扩散而集中攻击内膜会使我们的QPC化合物更有效？我们还不知道。这就像魔术一样。”

他们证明了同样的机制是两种商业杀菌剂有效性的基础：在欧洲作为医院杀菌剂更常用的辛替尼和漱口水中的常见成分氯己定。

韦斯特和他的同事计划继续研究这种新发现的机制如何对抗一系列病原体，以及如何将其转化为新的杀菌剂和医院和其他环境中更有效的清洁方案。

“我们的工作正在为消毒剂研究中急需的创新铺平道路，”韦斯特说。

该论文的其他作者包括Emory研究生Marina Michaud， Emory本科生Shehreen Siddiqui和Emory博士毕业生Ryan Allen和Kelly Morrison-Lewis。

这项工作由美国国立卫生研究院资助。