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编辑：缪伊雯/ 主编：张大川、蒋羽鸽/ 学术顾问：寇兴然
德国汉诺威汉诺威医学院Marius Vital团队：肠道微生物衍生的丁酸盐选择性地干扰耐碳青霉烯类大肠杆菌的生长
Gut Microbes
●近日，德国汉诺威汉诺威医学院Marius Vital团队在国际期刊《Gut Microbes》在线发表题为“Gut microbiota-derived butyrate selectively interferes with growth of carbapenem-resistant Escherichia coli based on their resistance mechanism”的研究性论文，Eva Happ为第一作者，Marius Vital为通讯作者，德国汉诺威汉诺威医学院为第一完成单位。
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成果介绍
仅在 2019 年，就有 495 万人死亡与抗菌素耐药性（AMR）有关，其中 127 万人直接归因于细菌性AMR。鉴于碳青霉烯类通常是治疗感染的最后一线药物之一，耐碳青霉烯类肠杆菌科（CRE）的兴起引起了极大的关注。构成CRE 的最丰富的物种是大肠杆菌和肺炎克雷伯菌，其中已经描述了几种促进耐药性的机制。抗生素耐药机制，特别是外膜孔蛋白的功能障碍，如何影响对短链脂肪酸(SCFA) 生理浓度的适应和反应目前尚不清楚。因此，本实验调查了丁酸盐对抗生素耐药细菌的直接影响，通过研究孔蛋白突变菌株、膜稳定性、RNA提取、生物信息学等，旨在在厌氧条件下研究耐碳青霉烯类大肠杆菌在分子水平上对丁酸盐的反应。结果表明，孔蛋白缺陷菌株与表现出碳青霉烯酶的菌株相比，对代谢物更敏感,孔蛋白缺陷菌株显示出生长效率显着改变、膜稳定性降低和对丁酸盐敏感性增加。此外，丁酸盐除直接干扰细菌生长外，还通过喂养上皮细胞和促进粘液产生来促进屏障完整性，并起到抗炎作用。
本文要点如下：
1、与携带碳青霉烯酶(CARB)相比，孔蛋白功能障碍(POR)显示出生长效率显着改变、膜稳定性降低和对丁酸盐敏感性增加。
2、与CARB相比，我们观察到POR菌株的生长产量较低，生长动力学（AUC） 降低。
3、在SCFA存在下革兰氏阴性菌的生长在酸性pH值下特别受阻，这促进了丁酸盐的质子化状态。
4、与CARB相比，POR对膜应激源(SDS)的敏感性更高,孔蛋白缺陷菌株外膜完整性受损是控制它们对丁酸盐高度敏感的一个促成特征。
5、对SDS反应更严重的双突变体(mt)中，并且与野生型菌株 (wt)相比，稳态渗透应激反应基因的表达更高，但与POR菌株相比，范围要小得多。
图1：在厌氧条件下，不同浓度丁酸盐（0 mM、25 mM、50 mM 和 75 mM）的POR（蓝色）和CARB（红色）菌株的批量生长
图2：在厌氧条件下，三种 POR（蓝色）和三种 CARB（红色）菌株的连续培养生长
图3：在稳态厌氧连续培养生长和丁酸盐洗涤期间（两个时间点）对 POR（蓝色）和 CARB（红色）菌株进行基因表达分析
参考文献
https://doi.org/10.1080/19490976.2024.2397058
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