《细胞研究》:抗生素耐药性研究取得进展

<正>细菌的药物抗性是当今全球面临的主要公共健康威胁之一。抗药性相关的机制研究及对策已成为世界卫生组织和各国政府共同关注的问题。日前,中科院生物物理所张凯、赵永芳课题组合作,在抗生素耐药性研究领域取得进展,相关成果发布于《细胞研究》。细菌有多种形式的抗药机制,最普遍的一种机制是利用细胞膜上的多个药物外排泵,将抗生素外排出细胞。大肠杆菌MFS家族的多药物外排蛋白Mdf A是抗药机制研究中的范例,对该蛋白结构的解析有助于深入认识细菌的药物外排机制。张凯课题组成功解析了Mdf A-氯霉素以及     

迟钝爱德华氏菌菌蜕系统的构建

菌蜕系统（Bacterial Ghost,BG）的形成是利用噬菌体PhiX174的裂解蛋白E在革兰阴性菌细胞膜形成一个跨膜孔道结构,使细菌胞内物质由孔道排出而引起死亡。这种基因灭活的过程不引起细菌表面结构的任何理化变性,因此生成的细菌空壳具有与活菌相同功能的膜抗原结构,可诱导机体的体液免疫和细胞免疫应答。检测和比较了在铁调控启动子PyncE和温度调控启动子PR/cI控制下的E基因对迟钝爱德华氏菌菌蜕系统（EBG）的生成效率。结果显示,2种启动子均能成功生成EBG,电镜下可观察到细菌两端有直径约为80～400 nm的孔洞。传统菌蜕系统所用的热启动子在诱导后3 h开始裂解,8 h后细菌停止死亡;而新型铁诱导启动子在诱导后2 h细菌即完全停止生长。本研究为将来开发菌蜕载体疫苗防治爱德华氏菌症奠定了基础。     

结核杆菌的药物外排泵

外排泵基因过度表达促使细胞内的药物转移到细胞外,胞内药物浓度下降,致使药物临床疗效降低或无效。外排泵上有多个与识别底物结构无关的阴离子凹穴(底物结合位点),通过静电引力非特异性结合各种含阳离子的药物,在能量协助下将药物排到细胞外,进而导致细菌抗药性的产生。研究表明,结核杆菌基因组中存在外排泵基因,但仅分离到几个有功效的外排泵。本文就相关研究进展进行综述。     

沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响

作为干旱沙区常见干扰之一的沙埋显著影响着生物结皮的结构和功能,但其内在的生物学机理还不清楚。利用高通量测序技术,通过对0(对照)、0.5(浅层)、2和10mm(深层)沙埋处理后的腾格里沙漠东南缘沙坡头地区真藓(Bryum argenteum)结皮层细菌群落物种组成与丰度的测定,研究了沙埋对真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:(1)共检测到沙坡头地区真藓结皮层细菌38门106纲181属,以放线菌、变形菌、蓝藻、浮霉菌、拟杆菌和酸杆菌等为主(占细菌群落的78.4%—83.0%);(2)PCA分析表明沙埋导致该地区真藓结皮层细菌群落结构组成发生明显改变。无沙埋时,真藓结皮层细菌群落中相对丰度最高的是蓝藻(18.6%),随着沙埋厚度的增加,依次变为变形菌(21.5%,沙埋厚度0.5mm)、浮霉菌(21.5%,沙埋厚度2mm)和放线菌(23.3%,沙埋厚度10mm);浅层沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落中光合菌、固氮菌和产菌丝体细菌等关键功能菌的丰度,但深层沙埋降低了它们的丰度;(3)沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落多样性(P0.05)和物种丰富度(P0.05),0.5mm沙埋后的细菌群落丰富度指数最高,2mm沙埋后的结皮层细菌群落多样性指数最高。揭示了沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构与多样性的影响,为深入理解沙埋对沙区生物结皮结构和生态功能影响的生物学机制提供了一定的理论依据。     

绿脓菌素分型的研究

早在1925年Gratia发现某些大肠菌具有抑制其它大肠菌生长的物质,命名为大肠菌素。以后Fredericq等人进一步研究又发现了巨形杆菌产生巨杆菌素,鼠疫杆菌产生鼠疫菌素,荧光假单胞菌产生荧光菌素及绿脓假单胞菌产生绿脓菌素。这些物质统称为细菌素。     

细菌抗生素耐药机制研究进展

随着抗生素的广泛使用,细菌对抗生素的适应性越来越普遍。本研究对细菌获得性抗药性的形成、传递机制以及细菌耐药机制进行综述;同时阐述药物间相互作用在抗药性方面的应用,指出药物间协同作用在降低细菌抗药性方面的优势与弊端,同时提出药物拮抗作用在降低细菌抗药性方面的应用前景,旨在为寻找更加合理的用药方法提供理论依据。     

“超级细菌”——滥用抗生索的终极警告

2010年8月11日,一个多国专家组成的研究小组在英国著名医学杂志《柳叶刀传染病》上发表了一份研究报告。报告称,这个由英国卡蒂夫大学的蒂姆·沃尔什教授领导的研究小组在37名英国人体内发现了被称为“新德里金属蛋白酶－1”（简称NDM－1）的“超级细菌”;     

硫酸盐还原菌耐药性研究

硫酸盐还原菌（简称SRB）对杀菌剂十二烷基二甲基等基氯化铵（简称“1227”）的耐药性是由药物诱导产生,这种由适应所产生的耐药性获得快而且是可逆的,随着时间的推迟抗药性减弱,6个月后抗药性逐渐消失。研究还表明SRB对甲硝叹没有明显的交叉耐药性。     

温度和pH对嗜盐菌紫膜吸收和圆二色谱的作用

嗜盐菌紫膜可见光区域的圓二色谱由二部分重迭组成,一部分是较宽的正带,它来自细菌视紫红质分子内视黄醛和菌蛋白之间相互作用,另一部分是由对称的正带、负带组成的激子带,它来自膜内相邻细菌视紫红质分子生色团的相互作用。因此,紫膜的圓二色谱可反映膜上蛋白的晶体结构和构象变化,被认为是研究嗜盐菌紫膜结构变化的一种天然探针。本文用圆二色谱和吸收谱观察了温度和pH对光适应紫膜结构的影响。     

细菌视紫红质中质子泵出的分子机理

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,或bR)是盐生嗜盐菌(Halobacterium salinarium)等细菌的跨膜蛋白质,其色基视黄醛的光致异构化作用触发细菌视紫红质的一系列结构变化,把质子从细胞质泵到细胞外空间。对细菌视紫红质中质子泵出分子机理进行了描述。     

细菌耐药性消除的研究进展

由于广谱抗菌药的滥用以及耐药基因在细菌之间的传递,耐药菌株逐年增多。如何消除细菌的耐药性,使其回复为敏感菌株,是目前研究的热点。将以细菌耐药性的产生机制为基础,从合理选择抗生素、细菌耐药性质粒的消除、细菌的适合度代价、促进药物进入菌体、细菌药物排出泵的抑制以及抑制灭活酶的产生六个方面来阐述细菌耐药性消除的方法。     

工业腐败微生物种属特性及抗药性分析

为科学治理工业领域中微生物对杀菌剂的抗药性,从工业产品、原料及水样中采集腐败微生物,细菌按照《常见细菌系统鉴定手册》、API鉴定系统及16SrDNA序列分析,真菌按《真菌鉴定手册》及18SrDNA序列分析分别进行鉴定;通过测定杀菌剂的最小抑制浓度(MIC)来评估微生物抗药性水平。结果显示,腐败微生物中革兰氏阴性细菌约占46.91%,主要包括假单胞菌属、肠杆菌属、气单胞菌属、克雷伯氏菌属等;革兰氏阳性菌约占32.71%,主要种属为芽孢杆菌属、微杆菌属、李斯特氏菌属及球菌等;真菌约占12%,主要包括青霉属、木霉属和曲霉属。MIC测试结果显示,主要抗药性微生物为假单胞菌属,约占33.78%,平均抗性水平达到36mg/L,且传代不稳定。结论认为,工业上微生物污染主要由细菌耐药性引起,细胞膜结构及细菌生物膜的形成在该类杀菌剂抗药性产生的过程中起重要作用。     

谷胱甘肽与铜绿假单胞菌致病性的关系

铜绿假单胞菌由于对抗生素的固有耐药和多重抗药性, 已成为医院内感染的重要病原菌之一。谷胱甘肽是细胞内最重要的抗氧化剂, 保护细胞免受氧化压力的损害。但是在铜绿假单胞菌感染的组织中, 由于绿脓菌素等致病因子的存在, 可以导致谷胱甘肽的水平降低。同时, 谷胱甘肽又可以增强绿脓菌素的致病性。本文就谷胱甘肽与铜绿假单胞菌关系的最新研究进展并结合作者的工作, 对上述问题进行了综述和探讨。     

sRNA调控细菌耐药相关基因表达研究进展

近年来随着抗菌药物的广泛应用,造成各种耐药菌、多重耐药菌甚至是超级细菌的出现,对抗菌治疗产生严重的威胁。sRNA是一类新发现的基因表达调控因子,通过与靶mRNA或靶蛋白配对,从而调控细胞的生理功能以应对各种环境变化。研究表明,sRNA能够在细菌耐药过程中(如阻碍抗生素进入细胞、将药物外排出菌胞)发挥重要的调控作用。就sRNA参与调控细菌耐药机制相关基因的表达研究展开系统综述,从而为阐明耐药机制及发现新的药物靶点提供有益参考。     

细菌对喹诺酮类抗菌药的分子耐药机制

喹诺酮类是目前临床上应用较多的抗菌药。然而,喹诺酮类耐药菌时有出现。就细菌对喹诺酮类抗菌药主要耐药机制从分子水平作一综述。(1)一般认为,喹诺酮类抗菌药通过结合细菌Ⅱ类拓扑异构酶,干扰细菌复制,而发挥抑菌作用。Ⅱ类拓扑异构酶变异时,细菌可逃脱喹诺酮类的抑菌作用。高水平的耐药由DNA回旋酶和拓扑异构酶Ⅳ同时发生变异造成。(2)细菌细胞壁是抗菌药进入的屏障。细胞壁组分脂多糖和孔蛋白的改变,可减少喹诺酮类的通透。(3)有些细菌可利用“外排泵”主动将喹诺酮类排出,降低喹诺酮类在菌体内的积累浓度。(4)细菌的其他一些代谢因素也可影响喹诺酮类的抑菌作用。     

细菌药物抗性的遗传及其生化表型

在临床上应用磺胺及抗菌素的早期,人们就注意到了有些病原菌对药物呈现了抗性。后来发现除某些细菌对某些药物本来就不敏感外,就是原来对药物敏感的病原菌中也出现了愈来愈多的抗药性菌株,而且,有一些菌株在抗一种抗菌素的同时往往也对其它一些抗菌素呈现抗性。因此,药物抗性成了临床上一个迫切需要解决的问题。 为什么原来对药物敏感的菌会出现抗药性?为什么出现愈来愈多的抗性菌株和一些细菌抗愈     

革兰氏阴性菌多药外排泵MacAB-TolC的功能与结构

病原菌日益增长的多药耐药性已成为人类健康和生命的主要威胁之一。多药外排泵介导的药物主动外排是细菌产生耐药性的主要原因之一，给感染性疾病的防治带来了极大挑战。深入研究多药外排泵，了解其作用机制，揭示药物结合位点，可以为临床抗感染治疗提供新思路。在革兰氏阴性菌中，一些多药外排泵形成跨越细菌胞外被膜的三联复合物。MacAB-TolC是普遍存在于革兰氏阴性菌中的ABC家族三联外排泵，在近些年逐渐被关注。本文综述了关于MacAB-TolC外排泵的功能与结构研究以及相应抑制剂研发方面的进展。MacAB-TolC外排泵的底物种类多样，包含抗生素、毒力因子以及代谢产物。本文据此将MacAB-TolC外排泵的功能归纳为3类：耐药功能、病理功能和生理功能，并对相应功能分别进行了阐述。在结构研究方面，本文总结了MacAB-TolC外排泵单个组分的晶体结构和组装完全的MacAB-TolC三联外排泵的冷冻电镜单颗粒结构，并对结构数据所揭示的MacAB-TolC外排泵发挥功能的机制进行了论述。最后，本文介绍了MacAB-TolC外排泵抑制剂的最新研究进展，指出解析MacAB-TolC的原位结构，以及MacB结合底...     

Ap、Km和Cm抗性细菌在土壤中的差异分布及成因

从不同区域土壤中分离细菌：对其进行氨苄青碡素、卡那霉素和氯霉素的抗性测试,以及抗药性质粒分析。结果表明,对照区和生活区土壤细菌抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株比例未见显著性差异,未检出抗氯霉素细菌。保护区中抗氨苄青霉素、卡那霉素菌株含质粒比例均为18.2％,生活区中抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株含质粒比例分别为36.4％和27．3％。随机抽提质粒转化无抗忡菌,表明部分抗菌素抗性基因是由质粒携带。实验结果认为本地土壤中抗菌素抗性菌分布差异尚未有显著性表现。     

多重耐药铜绿假单胞菌群体感应系统与主动外排基因表达的研究

目的研究临床多重耐药铜绿假单胞菌群体感应(QS)系统与主动外排泵MexAB-OprM系统基因表达水平与抗生素耐药关系。方法收集苏州市立医院和上海市江湾医院2011年2月至6月间临床标本中分离的铜绿假单胞菌,定量分析细菌生物被膜形成能力;MIC法检测细菌抗生素耐药性,用多重聚合酶链反应(PCR)扩增群体感应系统lasI、lasR及主动外排泵系统mexA基因,实时定量逆转录RT-PCR检测lasI、lasR和mexA基因的相对表达量。结果临床样本分离出84株铜绿假单胞菌,其中产生物被膜菌58株,占比69%;多重耐药菌共24株,占比28.6%;多重耐药菌株中产生物被膜有11株,占45.8%;多重耐药菌中mexA基因表达上调有18株,占75%;lasI基因表达上调有8株,占33.3%。结论多重耐药菌株的生物被膜形成率显著低于非多重耐药组,多重耐药铜绿假单胞菌的主动外排泵MexAB-OprM系统基因表达出现显著上调,生物被膜菌的lasI基因表达显著上调而lasR基因的表达无明显变化。     

硫酸盐还原菌对杀菌灭藻剂的抗药性研究进展

随着电厂循环冷却水系统中杀菌灭藻剂的长期及不科学使用,细菌对杀菌灭藻剂的抗药性问题日益严峻。研究循环冷却水系统中相关细菌的抗药性具有一定的理论价值及实用价值。本文综述了近年来有关硫酸盐还原菌对各类杀菌灭藻剂的抗药性及其抗药性机制的研究进展,内容主要涉及细菌对杀菌灭藻剂的抗性概念、国内外细菌的抗药现状、杀菌灭藻剂的杀菌机制和细菌的抗药机制等。