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在抗菌药物耐药问题日益严峻的当下，研究人员开展了硝羟喹啉（Nitroxoline）相关研究。他们测试超 1000 株临床分离株，发现其抗菌谱广，能与多药协同，作用机制与金属离子相关，耐药机制保守。这为抗菌治疗提供新方向。
在当今医疗领域，抗菌药物耐药问题如同高悬的达摩克利斯之剑，严重威胁着人类健康。新抗菌化合物研发进展缓慢，一方面是因为开发具有新型细菌靶点且低耐药潜力的化合物面临诸多实验挑战，另一方面将新化合物推向临床还存在经济障碍。在这种困境下，重新审视已获批药物的抗菌特性成为了一个极具潜力的方向。硝羟喹啉（Nitroxoline）作为一种已使用超 50 年的喹啉类抗生素，虽用于治疗尿路感染（UTIs），但其抗菌谱、作用机制及耐药性仍有诸多未知。为了深入探索这些问题，来自歌德大学法兰克福分校、欧洲分子生物学实验室等多个研究机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Nature Communications》上，为抗菌治疗提供了新的思路和方向。
研究人员运用了多种关键技术方法。通过对超 1000 株临床分离株进行最小抑菌浓度（MIC）测定，全面评估硝羟喹啉的抗菌活性；采用二维热蛋白质组分析（2D - TPP）和化学遗传学方法，从蛋白质和基因层面探究其作用机制；借助全基因组测序（WGS）和蛋白质组学技术，剖析不同物种对硝羟喹啉的耐药机制。
研究结果如下：
- 硝羟喹啉具有广泛的抗菌谱：研究人员采用肉汤微量稀释法、纸片扩散法和琼脂稀释法，对 34 种革兰氏阴性菌的 1000 - 1815 株菌株进行测试，发现多种革兰氏阴性菌对硝羟喹啉的敏感性与大肠杆菌相当或更高，其中肠杆菌科和莫拉克斯菌科的 MIC 值最低，表明硝羟喹啉对这些细菌具有良好的抗菌活性。此外，硝羟喹啉对细胞内的伤寒沙门氏菌有效，且对鲍曼不动杆菌具有杀菌作用，这挑战了以往认为硝羟喹啉仅具有抑菌作用的观点。
- 硝羟喹啉与其他抗生素的相互作用：研究人员将硝羟喹啉与 32 种抗生素联合测试，发现它与 β - 内酰胺类抗生素存在广泛拮抗作用，而与黏菌素（colistin）具有显著协同作用。在体外实验中，硝羟喹啉能降低黏菌素耐药菌株的 MIC 值，使耐药菌株重新敏感；在体内实验中，感染黏菌素耐药肺炎克雷伯菌的大蜡螟幼虫，在接受硝羟喹啉和黏菌素联合治疗后，存活率显著提高。
- 硝羟喹啉对细菌外膜（OM）的影响：硝羟喹啉与多种大支架抗生素协同作用，暗示其对 OM 通透性有影响。2D - TPP 和化学遗传学研究表明，硝羟喹啉可降低 OM 蛋白和脂多糖（LPS）生物合成及转运相关蛋白的丰度和稳定性。通过 N - 苯基萘胺（NPN）荧光测定法进一步证实，硝羟喹啉能破坏 OM 完整性，且在亚 MIC 浓度下即可发挥作用。
- 硝羟喹啉作为金属载体的作用：从 2D - TPP 和化学遗传数据中发现，硝羟喹啉可影响细胞内铜和锌的稳态。它能增加铜和锌的细胞内浓度，诱导相关金属解毒反应，如增加铜输出蛋白 CopA 和多铜氧化酶 CueO 的丰度，稳定锌响应调节因子 Zur 和 ZntR。同步辐射纳米 X 射线荧光（XRF）分析直接证实了硝羟喹啉处理后细胞内铜、锌和锰含量的增加，表明硝羟喹啉可作为铜和锌的金属载体。
- 硝羟喹啉的耐药机制：研究人员在大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌中诱导产生耐药性，并进行 WGS 和蛋白质组学分析。结果表明，耐药主要是由于 RND 型外排泵转录抑制因子的突变，导致外排泵上调。在大肠杆菌中，emrR 突变常见；在肺炎克雷伯菌中，oqxR 突变居多；在鲍曼不动杆菌中，adeL 和 tetR/acrR 家族转录调节因子的突变较为常见。外排泵抑制剂可使耐药菌株对硝羟喹啉重新敏感，验证了外排泵在耐药中的关键作用。
研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了硝羟喹啉具有广阔的抗菌潜力，不仅可单独使用，还能与其他药物联合治疗耐药菌感染，尤其是对黏菌素耐药的肠杆菌科细菌和鲍曼不动杆菌。其作用机制涉及对 OM 完整性和金属稳态的影响，且耐药机制在不同物种间具有一定的保守性。尽管还需进一步研究确定其在新治疗用途中的合适治疗浓度，但该研究为应对抗菌药物耐药危机提供了新的策略和理论依据，有望推动新型抗菌疗法的发展。
