调节三羧酸循环逆转迟缓爱德华菌多重耐药性的研究

Bacterial antibiotic resistance poses a serious threat to maricultural animals and affects sustainable development of marine aquaculture. Due to occurrence of antibiotic resistance, the control of multidrug-resistant bacteria mainly depends upon new antibiotics. However, the development of new antibiotics becomes more and more difficult as the use of the new antibiotics may easily lead to the new resistance, selecting multidrug-resistant bacteria. Therefore, it is necessary to find out alternative approaches. Very recently, we have shown that kanamycin-resistant E. tarda has an antibiotic-resistant metabolome which can be reverted to antibiotic-susceptible metabolome by adding alanine and glucose, and it becomes sensitivity to kanamycin. Based on these findings, the present study willr investigates the action of eight metabolites related to the TCA cycle and their synergy in the reverting. The investigation will focuses on subverting of intracellular antibiotic concentration over multidrug efflux in the reverting, disclosing of reverting mechanisms including metabolic flux, the TCA cycle, the glyoxylate cycle and proton motive force, reveling of regulation between the TCA cycle, the glyoxylate cycle and respiratory chain, and understanding for effect of the reverting on other antibiotic-resistant mechanisms, other antibiotics and other antibiotic-resistant bacteria. These studies may establish a new strategy, dependent on the existing drugs instead of developing novel drugs, to control antibiotic-resistant bacteria. The strategy will reduce the dosage of antibiotic and improve the efficiency, and contribute to improve healthy and sustainable development in maricultural animals.

目前海水养殖动物细菌耐药情况严峻, 严重影响海水养殖业的可持续性发展。长期以来，控制耐药菌的主要策略是寄托于新抗生素，但新抗生素发现越来越难，使用后又容易导致细菌耐药，因此更新策略势在必行。.本项目拟在前期发现卡那霉素耐药迟缓爱德华菌耐药代谢组及其可被丙氨酸或/和葡萄糖逆转，从而提高对抗生素的敏感性的基础上，系统开展该耐药代谢组8种与三羧酸循环相关代谢物及其组合的耐药性逆转研究，探讨逆转效应对胞内抗生素浓度及多药外排系统的影响，揭示逆转效应代谢包括代谢流、三羧酸循环、乙醛酸循环和质子动力势的调节机制，以及逆转调节对不同抗生素耐药机制的耐药菌、不同抗生素以及野生耐药菌的体内外作用的影响。这些研究结果可以建立一种不依赖发明新抗生素而是利用现有抗生素控制耐药菌的新策略。在降低抗生素使用量而保证杀菌效果的基础上，改善细菌耐药性的问题，推动我国海水养殖业的健康和可持续性发展。

目前海水养殖动物细菌耐药情况严峻, 严重影响海水养殖业的可持续性发展。长期以来，控制耐药菌的主要策略是寄托于新抗生素，但新抗生素发现越来越难，使用后又容易导致细菌耐药，因此更新策略势在必行。.本项目在前期发现卡那霉素耐药迟缓爱德华菌耐药代谢组及其可被丙氨酸或/和葡萄糖逆转，从而提高对抗生素的敏感性的基础上，系统开展该耐药代谢组8种与三羧酸循环相关代谢物及其组合的耐药性逆转研究，探讨逆转效应对胞内抗生素浓度及多药外排系统的影响，揭示逆转效应代谢包括代谢流、三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环和质子动力势（PMF）的调节机制，以及逆转调节对不同抗生素耐药机制的耐药菌、不同抗生素以及野生耐药菌的体内外作用的影响。.研究结果发现：①细菌能量产生代谢循环是丙酮酸循环（pyruvate cycle，P循环）而不是三羧酸循环；②发现最佳逆转代谢物的配伍，并揭示了其机制；③发现谷氨酸逆转野生多重耐药菌耐药性，与多药外排系统无关，其机制为促进P循环。P循环是在TCA循环的基础上，增加了从草酰乙酸-PEP-丙酮酸-乙酰辅酶A的代谢途径。相比TCA循环而言，它能产生更多的能量，更有助于代谢物协同抗生素对耐药菌的杀菌。因此，P循环是一条基本能量产生的完整化学反应循环，能够刺激更多NADH的产生，增加PMF，从而促进对氨基糖苷类抗生素的吸收。抑制或者缺失在P循环中而在TCA循环外的酶或者相关基因，会导致细菌中TCA循环的无法进行。这些研究结果对TCA循环以及基本能量产生的化学反应循环有了新的理解，表明了可能存在一种普遍适用于细菌的中心碳代谢机制。.这些研究结果可以建立一种不依赖发明新抗生素而是利用现有抗生素控制耐药菌的新策略。在降低抗生素使用量而保证杀菌效果的基础上，改善细菌耐药性的问题，推动我国海水养殖业的健康和可持续性发展。