Heterogeneous efflux pump expression underpins phenotypic resistance to antimicrobial peptides.
研究背景
抗生素抗性威胁现代医疗干预有效性，特别是病原体进入休眠或缓慢生长状态时，对抗生素耐受性更强。抗菌肽（AMPs）因低水平遗传抗性被视为潜在治疗方案。本研究聚焦非生长细菌亚群如何逃避荧光标记抗菌肽tachyplesin的致命损伤，揭示表型抗性分子基础。
方法速览
- 流式细胞术：检测tachyplesin在单个细菌中的积累情况。
- 转录组学分析：比较不同亚群基因表达谱，揭示低积累亚群分子机制。
- 脂质组学分析：用超高效液相色谱 - 四级杆飞行时间质谱（UHPLC - Q - TOF - MS）分析细胞膜脂质变化。
- 微流控显微镜平台：实时观察tachyplesin在单个细菌中的积累和细胞膜完整性。
主要发现
- 非生长细菌亚群对tachyplesin的异质性响应：非生长状态的大肠杆菌和铜绿假单胞菌中，tachyplesin细胞内积累呈双峰分布，低积累亚群避免致命损伤，高积累亚群死亡率更高，表明积累水平与细菌存活率密切相关。
- 低积累亚群的膜定位特征：低积累亚群中tachyplesin主要定位于细胞膜，膜完整性好；高积累亚群中tachyplesin还广泛存在于细胞内部，说明细胞内积累是抗菌关键。
- 外排泵活性增强：低积累亚群中多种外排泵表达显著上调，活性增强有助于减少tachyplesin细胞内积累。
- 膜脂质组成改变：低积累亚群中磷脂酰甘油（PG）含量降低，溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）含量增加，影响tachyplesin与细胞膜结合能力。
- 外膜囊泡（OMVs）分泌增加：低积累亚群中外膜囊泡分泌增加，可吸附细胞外tachyplesin，降低其环境浓度。
- 抑郁症药物sertraline的协同作用：tachyplesin与sertraline联合使用，可减少低积累亚群形成，提高杀菌效果。
总结展望
本研究首次揭示非生长细菌亚群通过外排泵活性增强、膜脂质组成改变和OMVs分泌增加等机制抵抗tachyplesin，并提出新组合疗法，为治疗耐药性细菌感染提供新思路。但sertraline临床应用需进一步验证，其他抗菌肽表型抗性机制及多因素相互关系也需深入研究。