Science：开玩笑？细菌在不接触抗生素的情况下也会产生抗生素耐药性

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抗生素耐药性是一种全球性的公共健康威胁，据美国CDC数据显示，其在美国每年会引发超过2.3万人死亡，这与人群抗生素过度使用直接相关，但近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自波士顿大学的科学家们通过研究发现，在并没有暴露在抗生素的条件下，细菌也会产生抗生素耐药性；文章中，研究者阐明了细菌所利用的短期生存技术与长期药物耐受性之间的关联。

图片来源： Assistant Professor Mary Dunlop

几十年来，科学家们一直倾向于一种观点，即长期接触药物会使得细菌产生抗生素耐药性，研究者El Meouche也坚信这一点，并希望能在自己的研究中证实这种观点，但一项对照实验意外揭示了一种未被检验的关联，即细菌的短暂性保护措施与诱发持久药物耐受性的突变之间存在一定关联。

在自然界中，细菌能够利用一种外排泵将抗生素和其它毒素排出细胞来保护细胞免受损伤，细胞产生外排泵非常昂贵，其会减缓细胞，破坏细胞膜并消耗大量能量，为了平衡抵御产生外排泵的潜在回报，细菌就必须多样化地使不同细胞表达外排泵来抵消其中的风险。研究者Dunlop说道，我们都知道，细菌细胞的外排泵对于抗生素耐药性的产生至关重要，拥有很多外排泵的细菌不仅能够固有表现出对抗生素较强的耐受性，而且其还会发生突变来获得高水平的抗生素耐药性，外排泵的表达或许就是细菌产生抗生素耐药性的基石。

研究者还发现，细菌更易于出现引发耐药性的突变，尽管细菌并未接触抗生素，为了检测这一论断，研究人员对细菌进行遗传工程化操作使其表达不同水平的外排泵，随后研究者来观察这些外排泵表达、DNA修复酶、MutS以及细菌细胞生长率之间的关系。研究者推测，如果细菌必须永久性地突变其DNA来产生抗生素耐药性的话，那么DNA修复蛋白或许就与这一过程存在关联，研究结果表明，细菌外排泵或与MutS蛋白的表达之间存在一种负相关关联，即细菌决定使用的外排泵越多，细胞中MutS蛋白的表达量越少。

随后研究者分析了细菌细胞生长和外排泵表达之间的关联，细胞生长减缓被认为会诱发细胞遗传物质更多的突变，而实际上外排泵表达的增加与细胞生长减缓直接相关，而并不仅仅是存在关联。研究者El Meouche说道，细菌具有耐药性并不仅仅是因为其表达了外排泵，而是细菌更易于通过上述关联来出现突变，我们阐明了细菌细胞中特定基因表达的变化如何引发后期遗传物质永久性的改变。

最后研究者Dunlop说道，关于遗传改变我们知道很多，其会通过诸如不利环境影响等事件通过一个种群，后期我们还将继续深入研究来阐明细菌细胞如何在缺席抗生素的情况下产生耐药性，这或为未来开发新型疗法来遏制细菌抗生素耐药性提供新的思路和希望。

原始出处：Imane El Meouche, Mary J. Dunlop.  Heterogeneity in efflux pump expression predisposes antibiotic-resistant cells to mutation, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aar7981

Cell：细胞治疗领域观察者

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