基于血清浓度美罗培南诱导下CTX-M-15 ESBL肺炎克雷伯菌耐药基因、生物膜及群体感应的转录组学解析

本研究通过转录组学分析揭示了产CTX-M-15型ESBL的肺炎克雷伯菌在美罗培南（MEM）血清浓度压力下的快速适应性反应。研究发现细菌通过显著上调生物膜形成基因（如osmB）、外排泵基因（mepA, acrB）和细胞壁重塑基因（murJ, lpoB）介导耐受性，而非依赖β-内酰胺酶基因表达增强。该发现为多药耐药菌的非经典耐药机制提供了新见解，对开发靶向转录可塑性的治疗策略具有重要价值。

　　

Highlight

背景

肺炎克雷伯菌是医院获得性多药耐药感染的主要病原体。对碳青霉烯类（尤其是美罗培南）的耐药性日益增多，通常与β-内酰胺酶产生、孔蛋白（porin）改变和外排泵过表达有关。然而，临床分离株对美罗培南的即时转录反应仍未被充分表征。

目的

探究产CTX-M-15肺炎克雷伯菌临床分离株在临床相关美罗培南暴露下的转录组反应，并识别潜在的非酶介导耐药和生存机制。

方法

从菌血症患者中分离对美罗培南敏感的肺炎克雷伯菌，并经证实携带CTX-M-15、SHV-182和OXA-1 β-内酰胺酶基因。采用血清浓度美罗培南进行时间-杀菌曲线实验，在暴露后多个时间点（0、10、30和60分钟）提取RNA，进行RNA测序（RNA-seq）。使用DESeq2分析差异基因表达，通过基因组测序鉴定耐药基因，并利用CARD和VFDB数据库进行注释。

结果

美罗培南呈现浓度依赖性杀菌效果，仅在血清浓度下维持完全抑制。转录组分析显示与生物膜形成（如osmB、脂蛋白）、外排泵（mepA、acrB）和细胞壁重塑（murJ、lpoB）相关的基因显著上调。未观察到bla_CTX-M-15、bla_OXA-1或bla_SHV-182的差异表达。转录调节因子ompR被诱导，提示膜通透性调整。

结论

肺炎克雷伯菌在美罗培南暴露下快速激活适应性应激反应，主要通过生物膜相关基因、外排泵和膜重塑而非β-内酰胺酶表达增强来实现。这些发现强调了抗菌耐受机制的复杂性，可为针对多药耐药病原体转录可塑性的新型治疗策略提供依据。

第二个Conclusion

我们的转录组数据阐明了肺炎克雷伯菌对美罗培南的多方面且高度协调的反应，其中包膜重塑、外排和生物膜促进通路被优先激活，而经典β-内酰胺酶基因保持转录静止。这些发现凸显了抗生素适应机制的复杂性，并指出了需在治疗和诊断策略中考虑的非经典耐药机制。