阴沟肠杆菌复合体异质性耐药新机制：瞬态基因扩增事件驱动的blaDHA-1基因拷贝数变异

本研究揭示了临床分离的阴沟肠杆菌复合体(ECC)对头孢他啶(CAZ)的异质性耐药(HR)新机制。研究人员通过基因组学、蛋白质组学和单细胞分析，发现质粒携带的blaDHA-1基因区域发生17kb基因重复扩增(GDA)，导致β-内酰胺酶表达量差异，形成耐药亚群。该研究首次阐明GDA拷贝数变异与生长滞后时间、适应度的动态关联，为临床HR漏检和治疗失败提供了分子解释。

　　

抗生素耐药性已成为全球健康危机，每年导致数百万人死亡。在这一背景下，细菌的异质性耐药(HR)现象尤为棘手——同一菌群中仅少数细胞表现出耐药性，但能迅速演变为完全耐药群体，导致常规检测漏诊和治疗失败。阴沟肠杆菌复合体(Enterobacter cloacae complex, ECC)作为"ESKAPE"病原体之一，常对最后防线抗生素产生HR，但其分子机制尚不明确。

来自德国柏林自由大学(Freie Universit?t Berlin)的研究团队发现一株马源临床ECC分离株对第三代头孢菌素头孢他啶(CAZ)表现出典型HR特征：在药敏试验抑菌圈内出现耐药亚群菌落，且该表型在无抗生素压力时可逆。通过整合时间杀灭实验、群体分析图谱(PAP)和竞争实验，证实耐药亚群存在适应度代价。

研究采用多组学联用策略：① 定量蛋白质组学(LC-MS)显示耐药亚群中AmpC型β-内酰胺酶bla_DHA-1及其转录调控因子AmpR表达显著上调；② 全基因组测序(Illumina/Nanopore)发现bla_DHA-1位于IncHI2/2A质粒的17kb扩增区域；③ 单分子纳米孔测序揭示单个菌落内存在1-16个GDA拷贝数变异；④ ScanLag系统量化显示高GDA拷贝数菌落具有更短生长滞后时间和更快生长速率。

分子机制解析

基因敲除实验证实bla_DHA-1是HR的关键决定因子。比较基因组学显示耐药与敏感群体基因组相似度达99.68%，且无已知耐药基因突变。qPCR和纳米孔测序证实GDA以串联重复形式存在，其拷贝数与抑菌圈直径呈负相关(r=-0.94)。值得注意的是，recA基因敲除株丧失GDA形成能力，表明该过程依赖RecA重组机制。

表型异质性溯源

ScanLag系统首次揭示：在32μg/ml CAZ压力下，早期出现菌落(中位滞后时间693min)的GDA拷贝数(21.49)显著高于晚期菌落(984min，13.88拷贝)。统计模型证实GDA拷贝数、抗生素压力和生长滞后时间三者存在复杂互作，共同塑造耐药亚群的生长异质性。

临床意义与进化权衡

研究发现耐药亚群在无抗生素环境下因适应度代价(竞争指数2.64)被敏感群体淘汰，但bla_DHA-1 GDA可使其在CAZ存在时获得生长优势。这种"可逆的基因赌博"策略解释了HR临床检测的困难性——GDA的动态变化导致耐药水平持续波动，常规药敏试验难以捕捉。

该研究由Kupke等发表于《npj Antimicrobials and Resistance》，首次系统阐明ECC中GDA驱动的HR分子机制，为理解细菌群体异质性提供了新视角。研究提示临床需开发针对bla_DHA-1 GDA的检测方法，并探索基于最低选择浓度(MSC)的联合用药策略，以应对这类"隐形"耐药威胁。