尿路感染（UTI）是尿路上皮對細菌侵入導致的炎癥反應。大多數情況下，尿路感染是由腸道內的大腸桿菌擴展至尿道中所導致。尿路感染會引起疼痛、排尿灼熱和尿頻。嚴重時，感染會進一步擴散到腎臟和血液中，從而危及生命。據統計，全球每年有1億多人會患上尿路感染，盡管很多人會想到用抗生素治療，但事實卻是，約有四分之一的患者會在半年內復發。更糟糕的是，由于抗生素如今被肆意濫用，很多致病菌已經產生了抗性，抗生素的效果已越來越不明顯。難題究竟該如何破解？
華盛頓大學醫學院近日發表在Nature 上的一篇論文給出了一個新解決方案：一種分子誘餌可以靶向作用于大腸桿菌，從而大大降低尿路感染的風險。
“開展本項研究的最終目標是幫助患者應對并預防復發性尿路感染，同時遏制抗生素耐藥性這一全球性危機，”論文通訊作者、分子微生物學家Scott J. Hultgren教授說，“這樣一來，拋開抗生素去對付尿路感染便有了可能?！?/p>
說句公道話，大腸桿菌在腸道內本是無害的。然而，某些情況下，藏身于糞便中的大腸桿菌卻有可能跑到尿道、膀胱里，結果帶來了大麻煩。一般認為，尿路感染之所以會反復發作，是因為尿道里的病菌反復滋生所致。
研究人員于是琢磨開了：如果想辦法減少腸道內可能帶來危險的大腸桿菌的數量，便有機會降低得尿道感染的可能性，預防復發性感染。
經過仔細的分析，研究人員找到了一組負責編碼菌毛的基因，大腸桿菌之所以能夠在腸道內存活下去，一個很重要的原因便是其表面的菌毛使之能夠附著在組織上，如同一種“分子搭扣”。沒有了這種菌毛，腸道里的大腸桿菌臉皮再厚也呆不住。
早期的研究曾發現，這些菌毛能夠附著在膀胱表面的甘露糖上。利用菌毛去牢牢抓住膀胱上的甘露糖受體，細菌就避免了在人們排尿時被趕出去。小鼠實驗表明，一旦少了菌毛這件“利器”，細菌是無法導致尿路感染的。
此前，Hultgren和本文作者之一、華盛頓大學生物化學和分子生物物理學副教授James W. Janetka通過化學修飾甘露糖，構建了一組甘露糖苷分子。這種分子與甘露糖頗為相似，但通過菌毛與細菌的結合性更強。不過與甘露糖不同，甘露糖苷不會死皮賴臉地纏著膀胱壁，如此一來，與甘露糖苷結合的細菌就會被尿液沖出去。
由于研究人員發現也正是因為這種菌毛細菌才得以附著于腸道上，因此，他們推斷利用甘露糖苷，應該也能減少腸道中的大腸桿菌的數量，防止它們擴散至膀胱。
為了檢驗這個設想，研究人員將大腸桿菌的致病菌株引入了小鼠的膀胱和腸道內，以模擬人體內發生的情形。
接下來，研究人員給予了小鼠三次口服劑量的甘露糖苷，然后檢測小鼠膀胱和尿道中的細菌的數量。結果令他們頗為驚喜：在膀胱中，致病菌幾乎完全被清除掉了；在腸道中，數量也從原先的每個樣本1億個陡降至100萬個。
“盡管我們沒有將腸道內的致病菌鏟除干凈，但結果仍令人振奮，”論文第一作者Caitlin Spaulding說，“大幅減少腸道內致病菌的數量，意味著這些破壞分子進入尿道、引發尿路感染的機會就少多了?！?/p>
甘露糖苷減少了腸道內的大腸桿菌，對尿路感染有一定治療效果。
這里要指出一點，研究人員所研究的這種類型的菌毛，其實在大腸桿菌大多數菌株和其他一些相關細菌中亦有發現。理論上，如果用甘露糖苷去處理那些帶有同樣類型菌毛的細菌，就有可能將其清除，正如抗生素除了殺死目標菌，也會殺死其他細菌。消除無害細菌有可能導致危險菌趁機搶占地盤，引發腸道失調，而這恰恰是廣譜抗生素治療的一大風險。
幸運的是，研究人員檢測了經過甘露糖苷治療后腸道微生物的組成，結果發現：與引發尿路感染的致病菌相比，甘露糖苷對其他細菌的影響并不大。相比之下，如果改用抗生素去處理，微生物的豐度就大大不同了。
“這一發現激動人心，因為我們已經開發出了一種如同分子手術刀一般的治療手段，” Spaulding說，“它能鏟除你想干掉的那些細菌，同時又讓微生物群落里的其他成員不受什么影響。”
顯然，由于這種甘露糖苷并非抗生素，它有望被用來治療由耐藥菌引發的尿路感染。在美國，所開出的抗生素中，約有9%是用于對付尿路感染的，因此，這種避免使用抗生素治療的方法有助于遏制抗生素耐藥性的大肆傳播。
盡管前景頗被看好，但我們仍需要保持審慎的樂觀——本項研究的研究對象是小鼠，在人體能否取得同樣的效果尚難預料。因此，要想真正用于醫學實踐，前面的路依然很長。
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