碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌外膜蛋白研究:解锁加纳菌株的耐药密码

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:BMC Research Notes 2.8

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  为探究撒哈拉以南非洲地区碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌(CRGNB)的耐药机制,加纳研究人员开展了对 111 株 CRGNB 外膜蛋白(OMPs)的研究。结果发现,孔蛋白缺失是其耐药的主要机制之一。这为理解 CRGNB 耐药性提供新视角,对防控耐药菌传播意义重大。

  在全球范围内,碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌(CRGNB)已成为严重威胁公众健康的 “超级细菌”。它们就像隐藏在暗处的敌人,不断进化,对碳青霉烯类抗生素产生耐药性,导致感染患者的发病率、死亡率大幅上升,同时也让医疗成本急剧增加。在撒哈拉以南非洲地区,这个全球抗菌药物耐药(AMR)的重灾区,碳青霉烯耐药的问题日益严峻。然而,当地对于 CRGNB 耐药的分子机制研究却十分匮乏,多数相关研究仅仅停留在报告耐药率上,对于其耐药的深层原因知之甚少,尤其是外膜蛋白(OMPs,也称为孔蛋白,是革兰阴性杆菌细胞壁的重要组成部分,参与细菌多种生理过程,对维持细菌细胞膜完整性、促进细菌黏附、生物膜形成以及物质运输等至关重要,同时在耐药性的产生中也扮演着关键角色)在耐药中的作用,更是被严重忽视 。
为了填补这一研究空白,来自加纳大学健康科学学院的研究人员挺身而出,开展了一项意义重大的研究。他们从加纳四家主要医院收集的 3840 份临床标本中,筛选出 111 株 CRGNB,对这些菌株的外膜蛋白进行深入分析 。研究结果发表在《BMC Research Notes》上,为我们理解 CRGNB 的耐药机制提供了全新的视角。

研究人员在实验过程中主要运用了以下关键技术方法:首先,从临床标本中分离出 CRGNB 菌株;然后,针对不同菌属,采用两种改良方法分别提取外膜蛋白。对于肠杆菌科细菌和不动杆菌属,以及假单胞菌属,因结构差异采用不同操作。最后,通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对提取的外膜蛋白进行分析,并与对照菌株对比 。

研究结果如下:

  • 前期研究结果总结:在 111 株分离株中,多数对美罗培南(58%,)、亚胺培南(66.7%,)和多立培南(75%,)耐药,且 58%()的分离株最低抑菌浓度(MIC)水平≥32mg/mL 。23.4%()的分离株经聚合酶链反应(PCR)检测为碳青霉烯酶阳性,不动杆菌属和铜绿假单胞菌中碳青霉烯酶基因的流行率最高。
  • 孔蛋白表达情况:铜绿假单胞菌的 OMPs 中,OprD 表达量减少或完全缺失,仅 5.9%(3/51)的菌株有高水平的 OprD 。大部分孔蛋白缺失的菌株为碳青霉烯酶非 PCR 阳性。鲍曼不动杆菌中,96.8%(30/31)的菌株表达 OprF 缺失,包括 NDM-1 阳性菌株,同时观察到一株碳青霉烯酶非 PCR 阳性且孔蛋白高表达的菌株。在所有鲍曼不动杆菌分离株中,SDS-PAGE 分析显示主要条带约为 35kDa 。此外,许多菌株存在不相关的孔蛋白表达缺陷,如 OmpC/F 或 OmpK35/37 表达不足。大肠杆菌、产气克雷伯菌、肺炎克雷伯菌等肠杆菌科细菌的 SDS-PAGE 分析表明,与对照菌株相比,其 OmpC 和 OmpF 在 35kDa 和 37kDa 条带处缺失或显著减少。

研究结论和讨论部分指出,孔蛋白缺失是所研究分离株碳青霉烯耐药的主要潜在机制之一。在那些似乎不携带已知碳青霉烯耐药基因的耐药菌中,孔蛋白缺失可能就是其耐药的根本原因。例如,铜绿假单胞菌中 OprD 的减少或缺失,可能是其对碳青霉烯类抗生素耐药的重要机制,同时 β- 内酰胺酶等非质粒决定酶的存在也可能与耐药性相关。鲍曼不动杆菌 OprF 的缺失,同样暗示了其外膜低通透性孔蛋白减少。这些发现对于深入理解 CRGNB 的耐药机制具有重要意义,为后续开发新的抗菌策略提供了理论依据,有助于应对全球日益严重的抗菌药物耐药危机 。
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