关键词：铁代谢，镓，超级细菌
除了治疗原发性感染外，抗生素还提供了一种预防性保护伞，许多现代医学在此保护伞下运作。接受手术、侵入式手术、免疫调节和癌症治疗的病人都依赖抗生素。然而，近年来抗生素的有效性受到了威胁。其中最紧迫的挑战是医院和社区获得的细菌的抗生素抗药性不断上升，以及内在抗药性较高的病原体的发病率不断上升。此外，抗生素对慢性感染作用不佳，因为慢性感染部位的细菌生长模式会产生耐抗生素的表型。革兰氏阴性菌的问题特别严重，因为它们的细胞壁渗透性低。
对付感染的一种非常规方法是利用细菌的营养弱点，细菌铁代谢是首选。铁对几乎所有的病原体都是必需的，因为它在介导DNA合成、电子传输、氧化应激防御和其他关键过程的酶中是必需的。此外，游离铁的体内浓度极低（~10−20 M），这是因为铁在有氧环境中的溶解性以及铁的多重宿主防御作用。此外，体外研究表明，在有伤口、囊性纤维化和其他条件的人中发现的慢性感染部位的生物膜类集合体中，铁的代谢可能是一种特别脆弱的生物过程。尽管有这些因素，但针对细菌铁代谢的有效疗法还没有发展出来。
一种潜在的方法利用金属镓作为“特洛伊木马”来破坏铁的代谢。镓的离子半径与铁几乎相同，有些细菌的吸收系统无法区分镓和铁。镓破坏铁依赖的过程，因为它在生理条件下不能被降低，而铁的生物功能涉及氧化还原循环。因此，镓与含铁蛋白质的结合会破坏它们的功能。
先前的研究发现，镓化合物对许多人类病原体有抗菌活性，其中包括绿脓杆菌、鲍曼杆菌、几种菌种、肺炎克氏菌属和其他重要病原体。另外，镓对作为生物膜生长的细菌，在固定相培养中，以及对耐多药的囊性纤维化临床分离物都是有效的。
近日，美国学者Pradeep K. Singh所领导的研究团队对这一问题进行了进一步的深入研究。研究人员在小鼠呼吸道感染模型和I期临床试验中，研究了白细胞体外的抗生素活性。结果表明，微摩尔浓度镓对痰液样品中的绿脓杆菌生长有抑制作用，体外实验表明，微摩尔浓度对关键的铁依赖细菌酶有抑制作用，对氧化剂的敏感性增强。此外，镓的抗药性发展缓慢，其活性与某些抗生素有协同作用，而镓并没有降低宿主巨噬细胞的抗菌活性。全身性镓治疗小鼠肺部感染表现为抗生素活性。此外，系统的镓治疗改善了慢性绿脓杆菌肺部感染患者的肺功能。研究人员认为，这些发现提高了通过针对铁代谢或细菌病原体的其他营养弱点来治疗人类感染的可能性。DOI：10.1126/scitranslmed.aat7520
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