脱氢乙酸钠诱导抗生素耐受性形成及其机制研究

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抗生素的发现和使用是现代医学发展的基石,不仅挽救了无数生命,同时也保障了畜禽养殖的健康发展。然而,大量研究发现细菌可以进化出一系列策略去抵抗抗生素的抗菌作用,如基因介导的抗生素耐药性。更加值得注意的是,近年来一种新的策略——抗生素耐受性引起了广泛的关注。抗生素耐受性指细菌基因型为敏感却表现出耐药表型。抗生素耐受性产生大大降低了抗生素的临床疗效,已成为严重威胁公众健康的一大危机。然而,目前对于诱导抗生素耐受性形成的潜在因素还不清楚。脱氢乙酸钠作为已批准使用的添加剂被广泛应用于各种食品中,然而脱氢乙酸钠(DHA-S)的广泛使用与抗生素耐受性形成之间的联系还未见过相关报道。因此,本文探究了 DHA-S对抗生素耐受性形成的潜在作用及内在的机制。首先,为了探究DHA-S与细菌的抗生素耐受性之间的联系,我们以不同种类抗生素与革兰氏阴性、阳性病原菌为研究对象,进行体外杀菌试验,比较了DHA-S对不同抗生素杀菌效果的影响。结果发现,与DHA-S共培养后的细菌对杀菌抗生素的敏感性显著降低,且呈现剂量依赖性。通过比较细菌在DHA-S诱导前后最小抑菌浓度(MIC)的差异,我们发现DHA-S诱导后的细菌与未诱导的细菌具有相同的MIC值,由此我们猜测DHA-S可能诱导了细菌对抗生素产生耐受性,而非耐药性。随后,我们以E.coli B2与环丙沙星为研究对象,通过转录组学,细菌代谢分析,基因敲除等技术和方法进一步解析了 DHA-S诱导细菌对抗生素产生耐受性的潜在机制。结果发现,DHA-S主要通过三条通路诱导细菌产生抗生素耐受性:(1)抑制细菌呼吸。通过抑制三羧酸循环并激活乙醛酸支路进而影响了细菌的呼吸速率。(2)细菌氧化-抗氧化系统失衡。通过抑制活性氧的产生,提高细菌抗氧化能力进而削弱了抗生素诱导的氧化损伤。(3)激活细菌多药外排泵,降低胞内抗生素的累积量。最后,基于对耐受性产生机制的研究,我们还发现5种外源氨基酸的添加能够有效逆转DHA-S介导的耐受性。同时,在小鼠腹膜炎败血症模型与大蜡螟模型中证实了DHA-S可诱导抗生素耐受性的产生,显著降低了药物临床疗效,而半胱氨酸和脯氨酸的添加能够有效逆转DHA-S诱导的抗生素耐受性。综上,本研究发现食品添加剂DHA-S可以通过改变细菌的代谢状态进而诱导了抗生素耐受性的形成,为抗生素耐药性的形成及解决策略提供了新的观点。
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