Nature Communications： 肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌之间的交叉保护和交叉喂养促进了它们的共存

标题：Cross-protection and cross-feeding between Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter baumannii promotes their co-existence通讯作者：Karl A. Hassan & Ian T. Paulsen通讯作者单位：麦考瑞大学期刊：Nature Communications发表时间：2023年2月文章导读 鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯杆菌是经常从多种微生物感染中共同分离的条件致病菌。这些病原体共存时的感染可能比任一物种单独引起的感染更严重，对治疗更难，但是缺乏关于它们潜在协同相互作用的知识。在这项研究中，对从单一人类肺部感染中共分离的鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯杆菌菌株的基因组进行了表征。通过转录组、表型和表型分析检测了它们相互作用的各个方面，这些分析为理解它们在共感染期间对抗生素耐药性和毒力的影响奠定了基础。使用共培养和分泌代谢物的分析，发现肺炎克雷伯氏菌交叉供给糖发酵的鲍曼不动杆菌副产物的能力。单一培养物和共培养物的最小抑制浓度测试揭示了鲍曼不动杆菌对肺炎克雷伯氏菌的交叉保护能力。研究表明鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯杆菌之间存在明显的共养相互作用，这有助于阐明它们在多种微生物感染中共存的基础。

图1：鲍曼不动杆菌 AB6870155 和肺炎克雷伯菌 KP6870155 的系统发育和联合

图2：AB6870155 和 KP6870155 的呼吸、生长和基因表达

图3：鲍曼不动杆菌 AB6870155 和肺炎克雷伯菌 KP6870155 之间的碳源利用和交叉喂养

图4：用各种碳源进料的KP6870155生产乙醇和乳酸，AB6870155利用KP6870155废培养基

图5：鲍曼不动杆菌AB6870155和肺炎克雷伯菌共培养KP6870155生物膜特性

图6：共培养对抗生素耐药性和毒力的影响

一、研究背景

随着抗生素的广泛使用，多重耐药菌的出现成为了全球公共卫生的重大挑战。肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）和鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）是两种常见的多重耐药病原菌，它们在临床环境中的共感染现象日益增多。然而，关于这两种细菌之间相互作用的机制尚不清楚。

二、研究方法

实验设计：通过共培养实验、基因敲除实验、代谢物分析等方法，研究肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌之间的相互作用。

分析手段：利用高通量测序、生物信息学分析、代谢组学等技术，对细菌的基因表达、代谢途径和相互作用网络进行深入分析。

三、主要研究结果

交叉保护：发现肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌之间存在交叉保护作用。一种细菌产生的某些物质可以保护另一种细菌免受外界环境的压力，如抗生素、氧化应激等。这种交叉保护可能与细菌的外排泵系统、抗氧化酶等机制有关。

交叉喂养：两种细菌之间还存在交叉喂养现象。它们可以通过分泌代谢产物，为对方提供营养物质，促进彼此的生长和生存。例如，肺炎克雷伯菌可以分泌某些氨基酸和维生素，供鲍曼不动杆菌利用；鲍曼不动杆菌则可以分泌一些有机酸，为肺炎克雷伯菌提供碳源。

共生存机制：交叉保护和交叉喂养共同促进了肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌的共生存。这种共生存机制可能在临床感染中起到重要作用，影响感染的治疗和控制。

四、研究意义

深入理解多重耐药菌的共生存机制，为开发新的治疗策略提供理论依据。例如，可以针对细菌之间的相互作用靶点，设计新型抗菌药物或联合治疗方案。

强调了在临床治疗中应考虑多重耐药菌之间的相互作用，避免单一抗生素的使用，以减少耐药菌的产生和传播。

为研究其他病原菌之间的相互作用提供了参考模型，有助于进一步揭示微生物群落的生态规律。

五、研究不足与展望

研究主要集中在实验室条件下，与临床实际情况可能存在一定差异。未来需要进一步开展临床研究，验证这些机制在真实感染中的作用。

对于交叉保护和交叉喂养的具体分子机制还需要深入研究，以便更好地理解细菌之间的相互作用网络。

可以探索利用益生菌或噬菌体等生物控制手段，干扰肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌之间的相互作用，为感染的治疗提供新的思路。