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外源性腺苷逆转携带tet(X3)基因大肠杆菌对替加环素的耐药性:代谢重编程策略与机制研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月08日 来源:Microbiology Spectrum 3.7
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本研究通过非靶向代谢组学技术,发现腺苷(Ado)可作为逆转tet(X3)介导的替加环素(TGC)耐药的关键代谢物。实验证实Ado通过诱导氧化应激(ROS)、破坏DNA/RNA和细胞膜,显著增强TGC对耐药菌的杀灭效果,并在体内外模型中验证了其协同作用。该研究为应对"最后防线"抗生素耐药危机提供了创新的代谢干预策略。
代谢重编程揭示耐药逆转新机制
通过超高效液相色谱-轨道阱质谱(UHPLC-QE-Orbitrap-MS)技术,研究团队系统分析了tet(X3)阳性大肠杆菌的代谢特征。在72种差异代谢物中,35种上调物质如泛酸、ADP和葡萄糖显示碳水化合物代谢增强,37种下调物质如NAD和琥珀酸则反映氨基酸代谢抑制。京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析揭示,这些变化集中于辅酶A合成、嘌呤代谢和三羧酸循环(TCA)等12条关键通路。
腺苷展现协同杀菌潜力
在棋盘法实验中,1.56-6.25 mM腺苷使替加环素对工程菌E. coli DH5α(pUC19/tet(X3))的最小抑菌浓度(MIC)降低50%,FIC指数<0.3124。对天然耐药株E. coli ZY726,该组合使8小时存活率从单药的5.81%骤降至0.06%。类似协同效应也见于四环素(TET),128 μg/mL TET联用Ado后,细菌存活率从11.33%降至0.0135%。
氧化应激驱动杀菌效应
DCFH-DA荧光检测显示,TGC+Ado处理使耐药菌内活性氧(ROS)水平提升132%,显著高于单药组。添加抗氧化剂α-硫辛酸(ALA)后,细菌存活率回升至21.18%,证实ROS积累是关键杀菌机制。ELISA检测发现该组合使氧化损伤标志物8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)和8-羟基鸟苷(8-OHG)含量分别增加3.2倍和2.8倍。
形态学与体内验证
扫描电镜(SEM)观察到联合处理组细菌出现细胞壁塌陷和胞质泄漏。小鼠感染模型显示,Ado(70 mg/kg)与TGC(10 mg/kg)联用使肝脏细菌载量降低2个数量级,生存率从0%提升至66.7%。组织病理学显示,联合治疗组肝脏脂肪变性和脾脏淋巴细胞坏死显著减轻。
该研究首次阐明腺苷通过代谢重编程逆转tet(X3)介导耐药的分子机制,为应对"超级细菌"威胁提供了新型佐剂开发思路。通过靶向细菌能量代谢和氧化应激通路,这种策略有望延展现有抗生素的临床使用寿命。
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