揭示T-2霉菌毒素与大肠杆菌广泛耐药性的秘密：LamB外膜孔蛋白的关键作用

抗生素耐药性是当今全球公共卫生面临的重大挑战之一。随着抗生素的广泛使用和滥用，越来越多的细菌对多种抗生素产生了耐药性，尤其是那些被称为广泛耐药（XDR）和泛耐药（PDR）的细菌。这些细菌对几乎所有现有的抗生素都具有耐药性，导致治疗选择极其有限。本文将探讨一种特定的外膜孔蛋白LamB在T-2霉菌毒素介导的大肠杆菌广泛耐药性中的作用和机制。

研究摘要

本研究旨在揭示T-2霉菌毒素如何通过调控大肠杆菌外膜孔蛋白LamB的表达，促进抗生素耐药性的形成。研究发现，T-2霉菌毒素能够通过LamB进入细菌细胞，并通过下调LamB的表达，减少细胞膜的通透性，从而增强细菌对多种抗生素的耐药性。具体而言，LamB在大肠杆菌对最后一线抗生素（如头孢菌素、碳青霉烯类、替加环素和多粘菌素）的耐药性中起到了关键作用。

图源： https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136437

研究具体所用的方法

1. 连续诱导和抗菌药物敏感性评估

研究使用不同浓度的T-2霉菌毒素（10^-5 ng/mL, 10 ng/mL和200 ng/mL）连续诱导大肠杆菌，包括ATCC 25922菌株和从广州湖泊中分离的三株抗生素敏感菌株。每个菌株被接种到LB培养基中，并暴露于上述浓度的T-2霉菌毒素中，每12小时更换一次培养基。诱导过程重复21次。使用肉汤稀释法测定各种抗菌药物的最低抑菌浓度（MIC）。

2. 转录组分析

提取RNA样品并在Illumina NovaSeq 6000平台上进行测序。使用Rockhopper软件进行RNA-seq数据的组装和功能注释。差异表达基因的富集分析使用KOBAS软件进行。

3. 液相色谱-质谱法（LC/MS）测定细胞内T-2霉菌毒素

在LB培养基中孵育48小时后，测定细胞内T-2霉菌毒素水平。使用ECLIPSE PLUS C18柱进行色谱分析，检测参数详见补充材料。

4. 实时定量PCR

使用Hieff UNICON® Universal Blue和Hieff®（No Rox）qPCR SYBR Green Master Mix试剂盒进行qPCR，按照制造商的协议进行RNA逆转录和荧光定量。

5. LamB过表达和敲除突变体的构建

设计lamB基因的引物，并通过λ-Red重组技术构建lamB敲除突变体。

6. 细菌外膜通透性检测

使用N-苯基-1-萘胺（NPN）检测细菌外膜通透性，测量荧光强度。

7. LamB与底物分子的对接模拟

使用RCSB PDB软件构建LamB的三级结构模型，并使用AutoDock软件进行对接模拟，分析LamB与T-2霉菌毒素及抗生素的结合位点。

研究的结论

研究表明，T-2霉菌毒素通过下调LamB的表达，减少大肠杆菌细胞膜的通透性，从而增强细菌对多种抗生素的耐药性。具体而言，LamB在大肠杆菌对最后一线抗生素（如头孢菌素、碳青霉烯类、替加环素和多粘菌素）的耐药性中起到了关键作用。通过过表达和敲除LamB基因，研究进一步证实了LamB在抗生素摄取和细菌耐药性中的重要作用。

本研究揭示了T-2霉菌毒素在细菌抗生素耐药性中的作用机制，为理解环境污染物如何影响细菌耐药性提供了新的视角。这一发现提示科研人员在研究抗生素耐药性时，应考虑环境污染物的影响。此外，研究还表明，特定的外膜孔蛋白在细菌耐药性中的作用可能比之前认为的更为重要，值得进一步深入研究。

参考文献：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136437