白色念珠菌培养上清液调控铜绿假单胞菌耐药性及生物膜形成的机制研究

《Scientific Reports》：Candida tropicalis culture supernatants modulate Pseudomonas aeruginosa antimicrobial resistance and biofilm formation

本研究针对糖尿病足溃疡等慢性伤口中常见的铜绿假单胞菌(PA)与白色念珠菌(CT)混合感染难题，通过分析临床分离菌株的代谢产物相互作用，揭示了微生物上清液对生物膜形成、生长动态及抗菌敏感性的调控作用。研究发现CT上清液可显著上调PA的aph(3')-IIb和gyrA耐药基因表达，而PA上清液能增强CT对两性霉素B等抗真菌药物的敏感性，为理解多微生物感染中种间互作提供了新视角。

　　

在慢性伤口治疗的战场上，医生们常常面临一个棘手的难题：当铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa, PA)和白色念珠菌(Candida tropicalis, CT)这两种顽固的病原体同时存在时，它们会形成坚不可摧的"微生物联盟"，导致抗生素治疗频频失效。这种多微生物感染尤其常见于糖尿病足溃疡(Diabetic Foot Ulcers, DFUs)患者身上，使得本已复杂的伤口雪上加霜。

以往的研究多聚焦于单一病原体的行为特征，而对这两种微生物之间的"对话"机制知之甚少。它们是如何通过分泌代谢产物相互影响？这些相互作用又如何改变生物膜的形成能力和药物敏感性？这些问题成为临床治疗中亟待破解的谜题。

为了揭开这一谜团，来自印度Manipal高等教育学院公共卫生基因组学系的研究团队开展了一项深入探索，研究成果发表于《Scientific Reports》。研究人员从糖尿病足溃疡患者中分离出临床菌株，并选取具有高、低生物膜形成能力的PA和CT代表菌株，通过精巧的实验设计，系统分析了它们之间通过代谢产物介导的相互作用。

研究团队采用了几项关键技术方法：通过结晶紫染色法量化生物膜形成能力；利用微量稀释法进行抗菌敏感性测试；采用实时定量PCR技术分析耐药基因表达变化。所有临床菌株均来源于Kasturba医院的糖尿病足溃疡患者样本，研究方案通过伦理委员会批准。

微生物生长的影响研究发现，CT上清液对PA生长的影响呈现菌株特异性。低生物膜形成PA菌株(PA-LBF)的生长受到显著抑制，降幅达29%-71%，而高生物膜形成PA菌株(PA-HBF)在CT-LBF上清液处理下生长反而增强51%。相反，所有PA上清液均能抑制CT生长，其中PA-HBF上清液对CT-HBF的抑制效果最为显著，达85%。

生物膜形成的调控CT-HBF上清液能显著抑制所有PA菌株的生物膜形成，其中对PA-HBF的抑制率达78%。有趣的是，低生物膜形成菌株间存在协同作用：PA-LBF在CT-LBF上清液处理下生物膜形成增加61%，而CT-LBF在PA-LBF上清液处理下生物膜增加86%。PA上清液对CT生物膜形成普遍呈抑制作用，尤其是PA-HBF上清液对CT-ATCC生物膜的抑制率达91%。

抗菌敏感性的变化PA-HBF上清液能显著增强CT菌株对两性霉素B(Amphotericin B, AMB)和氟康唑(Fluconazole, FLC)的敏感性。CT上清液处理能改变PA对庆大霉素(Gentamicin, GEN)、阿米卡星(Amikacin, AMK)和环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)的敏感性，其中CT-LBF上清液能增强PA对GEN和AMK的耐药性。

耐药基因表达调控通过实时定量PCR分析发现，CT上清液能显著上调PA中aph(3')-IIb（氨基糖苷类耐药基因）和gyrA（氟喹诺酮类耐药基因）的表达。PA-LBF菌株在CT-LBF上清液处理下，aph(3')-IIb表达上调5.21倍，gyrA表达上调9.07倍，从分子水平解释了表型耐药性变化的原因。

研究结论表明，PA与CT之间的相互作用具有菌株特异性和环境依赖性，微生物代谢产物在调控生物膜形成、生长动态和抗菌耐药性中发挥关键作用。高生物膜形成菌株倾向于竞争性相互作用，而低生物膜形成菌株则表现出协同生存策略。这些发现为临床治疗多微生物感染提供了重要启示：治疗策略应考虑病原体间的相互作用网络，而非单一靶点。

该研究的创新之处在于揭示了低毒力菌株通过代谢合作增强生存优势的新机制，为理解慢性感染中微生物群落的演化提供了新视角。未来研究需要进一步鉴定具体的活性代谢产物，并在动物模型中验证这些相互作用的临床相关性，为开发新的治疗策略奠定基础。