维生素C与抗叶酸药物联用诱导铜死亡样细菌死亡的协同抗菌机制研究

推荐：本研究针对抗生素耐药性(AMR)全球威胁，探索维生素C(Vit C)与抗叶酸药(SMX/TMP)及蛋白质合成抑制剂(MUP/CLA)的协同作用机制。通过多组学分析和动物模型，首次揭示Vit C通过扰乱铜稳态(Cu+积累)、触发脂酰化蛋白聚集(如AceF)和DNA氧化损伤，诱导铜死亡样(cuproptosis-like)细菌死亡。该发现为临床联合用药提供了新策略，尤其对多重耐药菌感染治疗具有重要价值。

　　

在抗生素耐药性(AMR)日益严峻的全球背景下，传统抗菌组合如复方新诺明(SXT)因耐药性蔓延逐渐失效。维生素C(Vit C)作为天然抗菌剂虽早有研究，但其与抗生素协同作用的机制始终未明。这项发表于《Microbiological Research》的研究，由中国科学院武汉病毒研究所邓教宇团队领衔，通过创新性地结合蛋白质组学、代谢组学和分子生物学技术，揭示了Vit C与抗叶酸药物联用诱导细菌"铜死亡样"死亡的全新机制。

研究采用微量稀释棋盘法筛选协同组合，通过时间-杀菌曲线评估致死效应；运用DIA/SWATH质谱技术进行全蛋白质组分析；采用CS1荧光探针监测细胞内Cu⁺动态；借助ICP-MS定量培养液铜含量；通过非变性电泳和Western blot检测脂酰化蛋白变化；并建立小鼠O157:H7感染模型验证疗效。

3.1 Vit C增强细菌对抗叶酸药和蛋白质合成抑制剂的敏感性

棋盘实验显示Vit C使SMX对临床耐药大肠杆菌的MIC降低16倍，与克拉霉素(CLA)等蛋白合成抑制剂也呈现显著协同(FICI≤0.5)。20株临床SXT耐药菌中，18株对SMX敏感性恢复。

3.2 Vit C增强抗菌药物的杀菌效果

时间-杀菌曲线证实，1 mM Vit C使原本仅具抑菌活性的SMX(10×MIC)产生≥2-log₁₀的杀菌效果。类似增强效应也见于TMP、伊克拉普林(ICL)等抗叶酸药及莫匹罗星(MUP)等蛋白合成抑制剂。

3.3 蛋白质组学揭示铜稳态关键作用

比较蛋白质组发现，Vit C+SMX组特异性上调铜外排系统蛋白(CusC/B, CueO)，同时下调铁摄取蛋白FecA。RT-qPCR证实cusC基因表达显著诱导。

3.4 Vit C诱导游离Cu⁺积累

Cu⁺荧光探针显示，联合处理导致Cu⁺持续积累(6-24小时)。体外实验证实Vit C可促使铜从CueO蛋白解离。铜螯合剂浴铜灵(Bc)完全逆转杀菌效应，而敲除cue/cus系统基因增强细菌敏感性。

3.5 铜死亡样特征表现

Western blot显示联合处理导致脂酰化蛋白AceF聚集(180 kDa)和脂酰化水平降低。敲除脂酰化关键酶lipA基因可抵抗细菌死亡，证实铜死亡样表型。

3.6 其他细胞损伤机制

联合处理引发Fe-S簇蛋白破坏，导致Fe²⁺释放和ROS爆发(较对照组高3倍)。DNA损伤实验显示10 kb基因组片段完整性下降50%，recBD缺陷株更易被杀灭。

3.7 动物模型验证疗效

O157:H7感染小鼠模型中，Vit C(3 g/kg, i.p.)+SMX(100 mg/kg)联合治疗使粪便菌载降低100倍，显著改善肠道出血和肾脏病理损伤。

这项研究首次阐明Vit C通过双重机制增强抗生素效果：在抑菌浓度通过下调pabB等靶点提高敏感性；在杀菌浓度通过诱导铜死亡样死亡。特别值得注意的是，该组合对临床耐药菌有效，且Vit C作为安全佐剂已有成熟用药方案。研究为应对AMR危机提供了创新思路——通过靶向细菌必需金属稳态，将传统抑菌药转化为杀菌药。未来可拓展至结核分枝杆菌等顽固病原体，并探索口服高剂量Vit C的给药优化策略。