探秘非碳青霉烯酶产碳青霉烯耐药大肠杆菌中 AI-2/LuxS 群体感应系统：关乎耐药与致病的关键机制

研究针对非碳青霉烯酶产碳青霉烯耐药大肠杆菌（non-CP-CREC），探究 AI-2/LuxS 群体感应系统，发现其影响致病性和耐药性。

　　在微观的细菌世界里，大肠杆菌（Escherichia coli）是个不容小觑的 “麻烦制造者”。它作为一种机会致病菌，能引发多种严重感染，像脑膜炎、肺炎、尿路感染等，在全球医疗保健系统和动物产业中都令人头疼不已。

为了更好地制服这个 “敌人”，科学家们把目光投向了细菌的群体感应（Quorum sensing，QS）系统。这是细菌间依赖细胞密度的 “交流” 方式，能调控各种细菌功能，比如毒力因子和耐药基因的表达。其中，AI-2/LuxS 群体感应系统在多种细菌的致病性中扮演着重要角色，但它在非碳青霉烯酶产碳青霉烯耐药大肠杆菌（non-CP-CREC）中的作用却还是个未解之谜。

为了揭开这个谜团，福建医科大学附属协和医院等机构的研究人员开展了一系列研究。研究成果发表在《BMC Microbiology》上，为我们深入了解 non-CP-CREC 的致病机制和耐药特性提供了关键线索。

研究人员采用了多种关键技术方法。他们收集了临床样本中的 5 株 non-CP-CREC 菌株，运用实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测相关基因表达；通过同源重组构建 luxS 基因敲除菌株；利用转录组测序分析基因表达变化；借助结晶紫染色检测生物膜形成能力；采用抗菌药敏试验测定耐药性；通过细菌生长曲线观察对细菌生长的影响；运用细胞感染实验检测细菌黏附和诱导炎症反应的能力。

研究结果如下：

1. luxS 基因在 non-CP-CREC 菌株中高表达：研究人员检测了 5 株 non-CP-CREC 菌株中 luxS 基因的表达情况，发现与碳青霉烯类抗生素敏感的大肠杆菌（CSEC）相比，non-CP-CREC 菌株中 luxS 基因的 mRNA 表达显著升高，其中 CREC229 菌株的差异最为明显。因此，选择 CREC229 菌株构建 luxS 基因敲除菌株（CREC229△luxS）。
2. luxS 缺失不影响 non-CP-CREC 的生长：通过比较 CREC229 和 CREC229△luxS 的生长曲线，研究人员发现二者进入对数期和稳定期的时间没有差异，表明 luxS 基因的缺失不影响 CREC229 的增殖能力。
3. luxS 缺失影响基因表达：转录组测序分析显示，与 CREC229 相比，CREC229△luxS 中有 82 个基因差异表达，其中与生物膜形成调控和外膜蛋白相关的基因变化显著。例如，与生物膜形成相关的 bssS 基因在△luxS 菌株中表达显著降低。
4. luxS 缺失影响细菌耐药性：抗菌药敏试验结果表明，luxS 基因突变使 non-CP-CREC 对庆大霉素、卡那霉素和妥布霉素的敏感性增加，但对亚胺培南、美罗培南等其他抗生素的敏感性没有明显影响。
5. luxS 缺失影响生物膜形成能力：研究发现，与 CREC229 相比，CREC229△luxS 的生物膜形成能力降低。这表明 luxS 基因参与了 CREC229 生物膜的形成过程。
6. luxS 缺失增强细菌黏附能力：转录组研究发现，△luxS 菌株中与黏附相关的外膜蛋白基因 ompA 和 ompX 表达上调。细胞感染实验证实，△luxS 菌株对结直肠癌细胞 HCT-8 的黏附能力增强，但侵袭能力没有显著变化。
7. luxS 缺失促进炎症因子分泌：RT-qPCR 检测结果显示，HCT-8 细胞感染△luxS 菌株后，IL-6 的表达显著高于感染 CREC229 菌株，而 IL-8 和 TNF-α 的表达没有明显差异。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，该研究首次构建了 non-CP-CREC 的 luxS 基因缺失突变株，发现 LuxS 在 non-CP-CREC 的多种生理活动中发挥着关键作用。虽然 luxS 基因敲除不影响细菌生长，但却能降低生物膜形成能力、促进细菌黏附、增强 IL-6 分泌，并增加对氨基糖苷类抗生素的敏感性。这表明 LuxS/AI-2 群体感应系统通过调节多种生理功能，影响了 non-CP-CREC 的致病性和耐药性。这一研究成果为深入理解大肠杆菌的致病机制和耐药机制提供了新的视角，也为开发针对 non-CP-CREC 感染的新型治疗策略奠定了理论基础。未来，还需要进一步研究 LuxS/AI-2 群体感应系统影响细菌致病性和耐药性的具体基因调控机制，为临床治疗提供更有效的靶点和方法。