气溶胶传播中的干燥环境胁迫促进结核分枝杆菌DNA损伤和利福平耐药

结核病（TB）是由结核分枝杆菌（Mtb）引起的高传播性传染病，传播是其维持种群延续不可或缺的生命阶段。Mtb主要通过含菌气溶胶在人际间传播，在形成直径约1–5 μm的气溶胶微滴核过程中，细菌会经历细胞外水分迅速丧失所导致的干燥胁迫（desiccation stress）。因此，干燥并非偶然的环境压力，而是Mtb气溶胶传播过程中必然经历的生理挑战。然而，相较于宿主体内感染阶段，目前对Mtb传播阶段的微生物学特征及其潜在适应机制仍缺乏深入认识。

与此同时，利福平耐药（Rif-R）是耐多药和广泛耐药结核病的重要特征，且耐药菌株在部分流行地区仍表现出较强的传播能力。因此，一个重要问题是：Mtb在气溶胶传播过程中经历的干燥胁迫，是否会影响其生存、遗传变异及抗生素耐药性？

2026年8月26日，威尔康奈尔医学院Kyu Y. Rhee团队在《Nature Microbiology》发表最新研究，发现传播过程中伴随的干燥胁迫可诱导Mtb DNA损伤，并通过转录偶联DNA修复机制缓解利福平耐药突变的适应性代价，从而促进耐药菌株的生存与传播。

主要结果

由于Mtb传播过程中形成的气溶胶液滴会发生快速干燥，研究人员将Mtb置于滤膜平台上，在不同湿度条件下进行暴露，并系统分析其对干燥及复水过程的转录组和代谢组响应。

研究发现，干燥胁迫显著增强Mtb的氧化应激和氧化损伤，并导致DNA双链断裂，进而激活对细菌存活至关重要的DNA修复反应。

进一步研究发现，转录偶联修复因子mfd的表达在干燥条件下升高。mfd可缓冲rpoB特定耐药突变所带来的适应性代价；rpoB编码利福平的作用靶点，是Mtb利福平耐药的关键基因。

在气溶胶化过程中抑制mfd，会显著降低携带最常见利福平耐药突变S450L菌株的存活能力，表明Mfd介导的DNA修复在耐药菌株传播过程中具有重要作用。

对51,229株临床流行Mtb菌株开展全基因组序列分析，进一步从流行病学层面支持了Mfd与利福平耐药菌株传播适应性之间的关联。

研究意义

研究揭示了Mtb气溶胶传播过程中的新适应机制：传播相关的干燥胁迫能够诱导DNA损伤，并通过DNA修复机制影响耐药突变的适应性代价，进而促进利福平耐药菌株的存活和传播。

文献信息：Brown, C.D., Lee, B.M., Liu, H.M. et al. Desiccation promotes DNA damage and rifampin resistance in Mycobacterium tuberculosis. Nat Microbiol (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02437-w