耐甲氧西林金葡菌(MRSA)引发的感染通常伴随着持久性菌血症(PB)的发生。而抗生素耐药与抗生素耐受是有区别的。抗生素耐药性一般表现为在特定的抗生素浓度下，使其停止生长;耐受性恰逾期相反，是衡量细菌存活率的指标，表现为抗生素杀灭量的减少。金葡菌导致持久性菌血症可以认为是细菌金黄的自然实验过程。抗生素耐药性很少导致MRSA-PB，这表明抗生素耐受途径发挥着重要作用。

  为了鉴定与PB相关的细菌因子，我们对来自20名PB患者的206个MRSA分离株的全基因组进行了测序，并寻找宿主内适应性进化的遗传特征。发现参与三羧酸循环(citZ和odhA)和应激反应(rel)的基因在多次感染中具有重复、独立且可改变蛋白质的突变，由此表明了趋同进化。这两种途径以前都与抗生素耐药性有关。citZ的突变被发现的频率最高，进一步的研究表明，它们通过柠檬酸合成酶活性的丧失引起抗生素耐药性。从每个患者身上以低频率采样携带突变等位基因(citZ、odhA和rel)的分离株，但在10名(50%)患者中检测到。这些结果表明，耐抗生素突变体的亚群在MRSA-PB期间普遍出现。耐甲氧西林金葡菌(MRSA)是医院获得性感染的主要原因。在严重的情况下，细菌侵入血液并导致菌血症，这种情况与高死亡率有关。我们分析了来自菌血症患者的一系列MRSA分离株的基因组，这些菌血症患者通过使用抗生素治疗持续存在，并发现了导致抗生素耐药性的途径的频繁演变。抗生素耐受不同于抗生素耐药，耐受性在抗生素治疗临床失败中的作用尚不明确。本研究结果表明，特定代谢途径的不稳定等遗传因素使得MRSA在严重感染期间逃避抗生素的能力中起着重要作用。

  图1 不同患者突变的基因水平富集。(A) 突变类型的分布。饼图中的每个切片的面积与该突变类型的突变数量成比例(总数 n个= 102)。(B) 基因富集分析。2621个体基因突变富集的意义。仅包括非同义突变。接近或超过差异校正显著性阈值α=0.05(水平虚线)的基因被命名。(C) PB分离株的患者图。每块代表206个PB隔离物中的一个。20名患者的分离物按时间顺序(从左到右)排列(每个图的左侧显示患者编号)。同一天的分离物垂直堆叠。水平线表示菌血症的总持续时间。来自图B(citZ、rel、tcaR和odhA)的富集突变基因被定位到PB分离株上，如不同的块颜色所示(见图例)。用两种颜色分割的方块表明在该分离物中检测到两种突变。用a或b注释的方块表示来自同一患者的该基因的不同突变等位基因。IG表示基因上游的基因间突变;//，指示菌血症消退和复发之间的间隔。

  图2 citZ突变导致柠檬酸合成酶活性的丧失。(A) 柠檬酸合成酶活性百分比。使用携带citZ突变的每个临床分离物的裂解物(蓝色)和含有相同突变的相应纯化的重组CS蛋白(红色)测量CS率。速率值被标准化为各自的野生型(100%)和仅缓冲液对照(0%)。数据点和误差条分别表示至少三个独立重复的平均置信区间和95%置信区间。#，表示由于表达差而没有纯化的酶数据的突变体。(B和C)野生型(WT)和A313突变体(A313P和A313V)的CS速率与底物浓度的关系图。(B) 可变草酰乙酸(OAA)与固定在0.3 mM的乙酰辅酶A(AcCoA)。(C)固定OAA和0.5mM可变的AcCoA 。数据点和误差条表示独立重复的平均置信区间和95%置信区间(n = 3) 分别为。绘制的曲线表示使用米氏方程的非线性回归的最佳拟合。

  图3 citZ突变对抗生素杀菌效果的影响。用空载体(pOS1，实线)或野生型citZ(pOS1-citZ，虚线)补充的临床citZ突变体PB0115(A)、PB0609(C)和PB0905(E)暴露于头孢他林(CPT，黑色)、达托霉素(DAP，红色)、头孢洛林+达托霉素(CPT+DAP，绿色)或万古霉素(VAN，蓝色)的时间杀菌曲线。对PB0115(B)、PB0609(D)和PB0905(F)在72小时时间点的组分存活率进行重新评分，以便于比较分析。数据点和误差条表示独立重复的平均置信区间和95%置信区间(n = 3至6)。使用双尾t检验比较平均值(ns，P > 0.05;*，P < 0.05;**，P < 0.01;***，P < 0.0001)。

  参考文献

  1. Elgrail, M. M.; Chen, E.; Shaffer, M. G.; Srinivasa, V.; Griffith, M. P.; Mustapha, M. M.; Shields, R. K.; Van Tyne, D.; Culyba, M. J., Convergent Evolution of Antibiotic Tolerance in Patients with Persistent Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Bacteremia. Infection and immunity 2022, 90 (4), e0000122.