《International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance》：P-glycoproteins and amphids: a two-stage trajectory of ivermectin resistance in
Caenorhabditis elegans
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为阐明伊维菌素（IVM）耐药性中P-糖蛋白（Pgps）与化感神经元缺陷各自的作用与潜在联系，研究人员利用多谱系线虫模型开展动态研究。结果显示，pgp上调是谱系特异性且短暂的早期耐受机制，而所有耐药谱系均汇聚于纤毛/神经元通路重塑及染料填充缺陷（Dyf）表型，后者是建立持久耐药的关键。该研究提出了IVM耐药的两阶段关联模型，为理解耐药演化提供了新框架。
伊维菌素（Ivermectin, IVM）是抗击线虫感染的核心药物，但耐药性问题日益严峻，威胁着全球人类与动物健康。理解耐药性如何产生并稳定下来，是开发新对策的迫切需求。过往研究提示，两类机制可能与IVM耐药相关：一类是P-糖蛋白（P-glycoproteins, Pgps），这类“分子泵”能将药物主动排出细胞；另一类则是线虫头部化感器官（amphids）的纤毛结构缺陷，表现为无法摄取染料（即染料填充缺陷，Dyf表型）。然而，这两者在耐药性建立过程中各自扮演什么角色？是“独奏”还是“合奏”？它们之间又是否存在关联？这些问题尚未厘清。
为回答这些关键问题，来自法国图卢兹大学的研究团队在《International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance》上发表了一项深入研究。他们没有依赖单次的基因突变，而是采用了更贴近自然演化过程的“实验进化”策略。研究人员让经典模式生物Caenorhabditis elegans（秀丽隐杆线虫）的野生型种群，逐步暴露于浓度递增的伊维菌素环境中，最终独立培育出了三个高耐药性的线虫品系：IVR10-2009、IVR10-2014和IVR10-2022。尽管起源独立，这三个品系最终都稳定地耐受高达10 ng/mL的IVM，呈现出可比的耐药水平。这为在受控条件下解析耐药性的动态演化提供了绝佳模型。
研究人员综合运用了幼虫发育实验（Larval development assay, LDA）定量评估耐药性、RNA-seq转录组学分析基因表达全景、实时定量PCR（RT-qPCR）精准追踪特定基因表达动态，以及DiI染料填充实验（Dye-filling assay）直观检测化感神经元的结构与功能完整性。通过对这三个独立演化品系在不同时间点（包括早期选择平台期和最终稳定期）的样本进行多组学与表型分析，他们得以描绘出一幅IVM耐药性演化的精细图谱。
3.1. 多谱系线虫对IVM压力的适应性
三个独立品系在逐步增加的IVM压力下，呈现出动态相似但细节各异的适应轨迹，均经历了明显的剂量平台期，并最终收敛于相似的高水平耐药状态。
3.2. IVM耐药品系中pgp转录表达的差异
对稳定耐药品系的终点转录组分析发现，不同品系的pgp基因表达谱差异巨大且缺乏一致性。例如，仅在IVR10-2009品系中观察到多个pgp基因的显著上调，而IVR10-2022品系中则无pgp上调。这表明持续的pgp上调并非稳定耐药状态的保守特征。
3.3. IVR10-2009品系中pgp表达与IVM耐受性的解耦
即使将已耐药的IVR10-2009品系从IVM压力中撤除长达6个月，其耐药表型依然稳定维持，但原本高表达的pgp基因水平却显著下降。这直接证明pgp的持续高表达对于维持已建立的耐药性并非必需。
3.4. 急性IVM暴露不诱导pgp基因
无论是敏感品系还是耐药品系，短时间（6小时）暴露于高浓度IVM，均未能强烈诱导大多数pgp基因的表达。仅有少数pgp基因（如pgp-10到pgp-14）出现轻微上调，且无剂量依赖性。
3.5. Pgp过表达是短暂性的
对IVR10-2009品系进行长达数月的IVM压力维持、撤除或再暴露实验发现，长期IVM压力并不能重新诱导pgp表达，而撤除压力后pgp表达逐渐回落。这进一步支持pgp上调是短暂事件。
3.6. Pgp上调与IVM耐药性出现的早期步骤相关
关键发现出现在对选择过程早期阶段的动态监测中。在IVR10-2014和IVR10-2022品系中，当种群在2 ng/mL IVM的早期平台期适应时，多个pgp基因（如pgp-5, pgp-6）的表达出现显著瞬时高峰。然而，随着耐药性进一步增强（耐受更高剂量IVM），这种pgp上调逐渐减弱或消失。这表明pgp的激活是早期适应中度药物压力的一种“缓冲”机制，为后续更稳定耐药机制的出现赢得了时间。
3.7. 耐药性的转录组程序富集于纤毛和神经元通路
扩展的RNA-seq分析发现，尽管不同耐药品系整体基因表达谱差异很大，但它们共享359个差异表达基因。功能富集分析一致表明，这些共享基因显著富集在与纤毛组装、纤毛内运输以及化学感受（化感/尾感神经元）相关的通路上。这提示感觉纤毛网络的重塑是IVM耐药的一个共同标志。
3.8. IVM耐药性的发展伴随着Dyf表型的获得
与转录组数据相呼应，表型分析显示，所有三个耐药品系最终都获得了染料填充缺陷（Dyf）表型。更重要的是，在IVR10-2014和IVR10-2022品系的选择过程中，Dyf表型正好在种群突破2 ng/mL平台期、耐药性急剧增强的时间点出现。这直接将化感神经元的结构/功能缺陷与持久耐药性的建立联系起来。
这项研究通过精细的时程追踪与多谱系对比，成功地调和了关于P-糖蛋白在IVM耐药中作用的异质化文献。其核心结论是：pgp基因的转录上调并非稳定、高水平IVM耐药所必需或保守的维持机制。急性或长期的IVM暴露本身并不能强烈诱导pgp表达。相反，pgp的激活主要发生在耐药性演化的早期窗口期，作为一种瞬时的、背景依赖的耐受机制，帮助种群在初始的中等剂量药物压力下存活。
超越早期的pgp依赖阶段，所有独立演化品系都汇聚于一个共同的终点：感觉纤毛通路（特别是化感神经元）的转录重塑与功能缺陷（Dyf表型）。这种结构改变与种群获得耐受高剂量IVM的能力在时间上紧密耦合，表明它是建立持久耐药性的关键。
因此，研究人员提出了一个IVM耐药性的两阶段关联模型。第一阶段，由P-糖蛋白介导的早期药物外排或隔离，提供初始耐受，使种群得以在选择性压力下持续存在并繁衍。第二阶段，在持续的药物选择下，化感纤毛网络发生重塑，可能通过改变药物摄取、感觉信号传导或两者协同的方式，最终导致稳定、可遗传的高水平耐药，并且这种耐药状态即使在不接触药物时也能维持。这项研究不仅深化了对IVM这一关键抗寄生虫药耐药机制的理解，而且其揭示的“早期可塑性与后期稳定性”的演化规律，可能对其他多药耐药性的研究具有重要启示。将研究焦点从单一的“耐药基因”转向动态的“演化轨迹”，有助于我们更全面地预测和应对不断出现的寄生虫耐药性威胁。
