多粘菌素B对大肠杆菌的胁迫机制及粘土矿物的调控研究

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多粘菌素由于治疗由多重耐药性革兰氏阴性病原体引起的感染被重新用于临床实践,世界卫生组织于2018年将多粘菌素这类抗生素归类为用于人类和兽类“至关重要的抗微生物药物”,而生物体服用的药物中有30%至90%会通过排泄进入环境中。因此,预计在不久的将来多粘菌素的消费量会增加,并由于这些化合物而造成的环境污染也将会增加。这些化合物具有显着的持久性以及在土壤中积累的能力,粘土矿物作为地球表生环境中最常见的物质并与抗生素、细菌长期共存,粘土矿物、抗生素与细菌之间存在一系列复杂的界面反应,粘土矿物影响抗生素胁迫下细菌的应激行为以及抗性机制。为此本文研究了不同浓度多粘菌素B对大肠杆菌的作用机制以及粘土矿物对梯度浓度多粘菌素B胁迫下细菌的调控作用,该论文的研究主要取得以下成果:(1)以多粘菌素B培养基添加剂为诱导剂,在含有0、1.0、5.0、10.0 mg/L的多粘菌素B的培养基中连续诱导大肠杆菌。共聚焦激光显微镜结果表明随着多粘菌素B浓度的增加,细菌细胞膜的受损程度变得更严重。蛋白质组学分析结果显示了在1.0和10.0mg/L的多粘菌素B诱导下细菌的蛋白表达具有明显的差异,其中在10.0 mg/L的多粘菌素B中连续诱导的细菌具有更高水平的多药耐药外排转运蛋白和外排泵膜转运蛋白表达,高浓度的多粘菌素B进一步提高了细菌的多药耐药性。并且随着多粘菌素B浓度的增加,细菌会上调Fad D蛋白的表达,该蛋白参与脂肪酸的好氧β-氧化降解,进而导致脂多糖过量产生,从而对细菌造成伤害甚至杀死细菌。(2)以多粘菌素B硫酸盐为诱导剂,对添加或不添加粘土矿物培养的大肠杆菌进行梯度浓度的多粘菌素B连续诱导,通过蛋白质组学、抗生素耐药性检测、共聚焦激光扫描显微镜、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外等方法分析了高岭石和埃洛石对多粘菌素B胁迫下大肠杆菌的潜在影响机制。研究结果表明,高岭石对细菌的生长有明显的促进作用。与埃洛石相比,高岭石可以刺激多粘菌素B胁迫下的大肠杆菌中与多粘菌素B耐药相关蛋白Arn A、Arn B和Ept A的过表达,并能促进肽聚糖的合成以及激活糖酵解途径产生能量。而埃洛石能够调节大肠杆菌产生低分子量硫醇,以防止细菌产生过多的活性氧,并且激活氧化磷酸化途径为细菌生命活动提供能量,以及通过多种途径降低大肠杆菌的多药耐药性。
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