由生物膜驱动的脂多糖（LPS）重构以及大肠杆菌中大肠杆菌酸（colanic acid）的过量产生，促进了该菌对抗杀菌剂的适应能力及抗生素的交叉耐药性

《npj Antimicrobials and Resistance》：Biofilm-driven LPS remodeling and colanic acid overproduction mediate biocide adaptation and antibiotic cross-resistance in E. coli

　　

摘要

识别驱动抗菌素耐药性的因素是改善耐药性出现和传播控制的关键。消毒剂和杀菌剂在食品加工行业中日常使用，已被证实与抗生素耐药菌株的交叉选择有关。然而，很少有研究使用生物膜模型来探讨这一问题，而生物膜是食品加工环境中的主要细菌生存方式。在这项研究中，我们观察了大肠杆菌（Escherichia coli）生物膜在一个月内对四种杀菌活性物质的适应情况，并评估了这些物质对其后续抗生素耐药性的影响。暴露于N-(3-氨基丙基)-N-十二烷基丙烷-1,3-二胺（TMN）和苯扎氯铵后，生物膜中产生利福平耐药（RifR）变体的数量显著增加。基因组分析显示，TMN暴露后选出的RifR变体在与脂多糖（LPS）生物合成相关的基因中存在突变，这些突变使生物膜具有低水平的利福平耐药性。这些变体的LPS组成发生改变，表面电荷变得更负，膜通透性降低。蛋白质组学和表型分析表明，TMN选定的变体在包膜糖前体的代谢途径上发生了重组，LPS合成的调节减弱，而大肠杆菌酸（colanic acid）的合成途径显著增强。这种变化导致生物膜基质产量增加，从而增强了生物膜的耐受性。综上所述，这些数据揭示了外膜重编程机制，即LPS调节与大肠杆菌酸过量生产之间的关联，这是一种此前未知的TMN适应机制，它同时促进了大肠杆菌生物膜中的抗生素交叉耐药性。