細菌集団内の異質な薬剤排出ポンプ発現が抗菌ペプチドに対する表現型耐性の基盤となる

Khái niệm cốt lõi

細菌集団内の一部の細菌は、薬剤排出ポンプの発現増加、外膜小胞の分泌、膜の変化などの応答を示すことで、抗菌ペプチドの蓄積を抑え、表現型耐性を示す。

Tóm tắt

本研究では、大腸菌と緑膿菌の定常期集団において、タキプレシンに対する表現型耐性が観察された。

• 細菌集団内に、タキプレシンを高度に蓄積する細菌と低蓄積の細菌の2つの亜集団が存在することが明らかになった。
• 低蓄積細菌では、薬剤排出ポンプの発現上昇、外膜小胞の分泌、膜脂質組成の変化などの応答が観察された。これらの応答により、タキプレシンの細胞内蓄積が抑えられ、表現型耐性が発現する。
• 低蓄積細菌は、初期の高蓄積状態から徐々に薬剤排出能を高めることで、表現型耐性を獲得する。
• セルトラリンなどの薬剤排出ポンプ阻害剤を併用することで、低蓄積細菌の出現を抑制し、タキプレシンの殺菌活性を高められることが示された。
• 栄養補充によっても、低蓄積細菌の出現を抑制し、タキプレシンの殺菌活性を高められることが示された。

Thống kê

定常期大腸菌集団におけるタキプレシン-NBDの蓄積は、処理濃度が46 μg mL-1の場合、細胞集団の43%が低蓄積細菌、5%が高蓄積細菌であった。
低蓄積細菌では、膜への局在が高く、細胞内への蓄積は低かった。一方、高蓄積細菌では、膜と細胞内への蓄積が高かった。
低蓄積細菌の生存率は無処理細菌と同等であったが、高蓄積細菌の生存率は有意に低かった。
低蓄積細菌では、薬剤排出ポンプ、膜脂質合成、外膜小胞分泌、プロテアーゼ活性などの遺伝子発現が上昇していた。

Trích dẫn

"細菌集団内に、タキプレシンを高度に蓄積する細菌と低蓄積の細菌の2つの亜集団が存在することが明らかになった。"
"低蓄積細菌では、薬剤排出ポンプの発現上昇、外膜小胞の分泌、膜脂質組成の変化などの応答が観察された。これらの応答により、タキプレシンの細胞内蓄積が抑えられ、表現型耐性が発現する。"
"セルトラリンなどの薬剤排出ポンプ阻害剤を併用することで、低蓄積細菌の出現を抑制し、タキプレシンの殺菌活性を高められることが示された。"

Thông tin chi tiết chính được chắt lọc từ

Heterogeneous efflux pump expression underpins phenotypic resistance to antimicrobial peptides

by Lee,K. K., L... lúc www.biorxiv.org 04-22-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.22.590445v2

Yêu cầu sâu hơn

表現型耐性を示す細菌集団の特性を詳しく調べることで、他の抗菌薬に対する耐性機構の解明につながる可能性はあるか。

表現型耐性を示す細菌集団の特性を詳細に調査することは、他の抗菌薬に対する耐性機構の解明に大いに寄与する可能性があります。特に、抗菌ペプチド（AMP）に対する表現型耐性のメカニズムを理解することで、細菌がどのようにして抗菌剤に対して生存戦略を進化させているのかを明らかにすることができます。例えば、研究では、エシェリキア・コリや緑膿菌が、遺伝子変異なしに表現型耐性を示すことが示されています。これにより、細菌がどのようにして膜の成分や輸送機構を調整し、抗菌剤の蓄積を減少させるかを理解することができ、他の抗菌薬に対する耐性のメカニズムを探る手がかりとなります。さらに、表現型耐性の研究は、耐性の発現がどのようにして細菌の生存に寄与するかを示すことで、抗菌薬の新たな治療戦略の開発に繋がる可能性があります。

表現型耐性の獲得機構は、細菌の生存戦略の一環として位置づけられるのか。他の生物種でも同様の現象が見られるか。

表現型耐性の獲得機構は、確かに細菌の生存戦略の一環として位置づけられます。細菌は、環境の変化や抗菌剤の存在に応じて、瞬時に表現型を変化させる能力を持っています。このような適応は、細菌が生存し、繁殖するための重要な戦略です。さらに、他の生物種においても、同様の現象が観察されています。例えば、真菌やウイルスも、環境ストレスや抗ウイルス薬に対して表現型耐性を示すことがあります。これらの生物は、遺伝子変異を伴わない形で、環境に応じた適応を行うことで生存を図っています。このように、表現型耐性は、細菌だけでなく、他の生物種においても重要な生存戦略であることが示唆されています。

表現型耐性を示す細菌集団の特性と、細菌の病原性や感染力との関係はどのように考えられるか。

表現型耐性を示す細菌集団の特性は、細菌の病原性や感染力に密接に関連しています。表現型耐性を持つ細菌は、抗菌剤に対して生存する能力が高く、これにより感染症の治療が困難になることがあります。特に、慢性の感染や免疫抑制状態にある患者においては、表現型耐性を持つ細菌が優位に立つことが多く、これが感染の持続や重症化に寄与します。また、表現型耐性を示す細菌は、外部環境に対する適応能力が高いため、感染力が増す可能性があります。例えば、低蓄積の表現型を持つ細菌は、抗菌ペプチドの攻撃を回避し、宿主内での生存を確保することで、感染の拡大を助けることが考えられます。このように、表現型耐性は細菌の病原性や感染力に影響を与える重要な要因であると考えられます。