氟喹诺酮诱导的表型与突变多样性：揭示细菌耐受性与耐药性进化的复杂景观

这篇研究通过适应性实验室进化（ALE）揭示了大肠杆菌在间歇性氧氟沙星（OFLX）压力下的多样化适应机制。研究发现耐受性（tolerance）与耐药性（resistance）可独立进化，并鉴定出cyoE、lgoT等新型遗传决定因子。通过全基因组测序和表型分析，挑战了传统耐药性-适应性权衡理论，为临床应对抗生素耐药性（AMR）提供了新视角。

　　

抗生素压力下的多样化进化路径

研究采用间歇性高剂量氧氟沙星（5 μg/mL，100×MIC）处理大肠杆菌MG1655，通过22天的适应性实验室进化（ALE）获得8个样本（S1-S8）。其中S1、S3-S8表现出显著生存率提升，而S2保持野生型（WT）特性。值得注意的是，S8出现高耐受性但最低抑菌浓度（MIC）降低的反常表型，S6则同时具备高生存率与MIC提升，显示耐受性与耐药性的解耦现象。全基因组测序发现突变谱高度异质，仅少数基因如icd（三羧酸循环关键酶）在多个样本中重复出现。

耐受性菌株的适应性代价与代谢重塑

通过荧光蛋白稀释技术检测非生长细胞比例，发现S4和S8滞后时间（lag time）显著延长，但生存率与滞后时间无显著相关性（R²=0.08）。竞争实验显示S4/S8在共培养中生长劣势，而ATP水平和氧化还原活性（RSG检测）呈现菌株特异性波动。敲除实验证实，cyoE（细胞色素bo合成酶）、lgoT（半乳糖酸转运体）等24个基因缺失可提高耐受性，其中Δicd菌株与既往研究一致表现出代谢适应性代价。

非收敛的基因组进化特征

全基因组分析揭示插入缺失（INDEL）、结构变异（SV）和单核苷酸多态性（SNP）三类突变。PolyPhen-2预测显示，rnd（tRNA成熟酶）等基因的错义突变可能破坏蛋白功能。特别的是，尽管氧氟沙星通常诱导gyrA/parC突变，本研究仅S4/S8出现gyrB突变，提示间歇性给药可能选择非靶向突变。平行实验（无卡那霉素压力）重现了耐受性-MIC解离现象，证实进化轨迹的环境依赖性。

临床意义与进化启示

该研究颠覆了"高MIC即高耐药性"的传统认知，揭示耐受性可通过代谢重组（如icd失活）独立进化。鉴定出的新型基因如yghC（糖酸操纵子蛋白）和uidB（葡萄糖醛酸转运体）为耐药防控提供新靶点。动态选择压力下细菌表现出的进化可塑性，警示临床需关注间歇给药策略可能引发的表型多样性。