亚抑菌浓度抗生素下高岭石调控大肠杆菌抗性基因产生机制的研究
发布时间：2020-10-28 01:09
随着工业的快速发展和人类生活水平的提高,各类抗生素被使用并逐渐在环境中积累,也导致了携带抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的菌株的出现,细菌获得抗药性后,本来对其有效的抗生素失去功效。抗生素抗药性给人类健康造成了极大的威胁,由此引发的生态风险更是引人关注。抗生素抗性基因的来源、转移和控制已成为人们关注的焦点。四环素和氨苄西林作为两种最常见的抗生素,在养殖和医疗等方面被广泛使用,普遍残留在地表水和土壤中,最终残留的抗生素可能导致抗生素抗性菌的产生。高岭石作为一种来源广泛、价格低廉、环境友好且物化性质稳定的粘土矿物,在微生物友好性方面有广阔研究前景。本文主要研究结论如下:1、以四环素为诱导剂,通过亚抑菌浓度四环素处理,得到由敏感菌株到获得抗性的菌株,研究了四环素对大肠杆菌产生抗生素抗性基因的影响,采用同位素标记相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ),分析四环素处理前后,大肠杆菌总蛋白差异表达情况。结果表明,大肠杆菌经过亚抑菌浓度的四环素诱导,20天后可由敏感转至耐药,表明环境中的低浓度四环素的刺激对大肠杆菌耐药性的形成影响较大。并且,检测到四环素抗性基因tetA,tetE和tetZ,β-内酰胺类抗性基因blaTEM和blaFOX,多重耐药性基因acrA,marA和marR。蛋白结果表明大肠杆菌在四环素胁迫下以特定的节能存活模式,通过诱导细胞防御和修复系统来应对环境压力,并表现出对离子传输的严格调节,来抵抗四环素毒性的影响。研究结果为进一步解析环境中抗生素胁迫的抗性机制提供了参考。2、通过检测了在存在或不存在高岭石的情况下暴露于亚MIC(最小抑制浓度)抗生素15天后ARGs在大肠杆菌中的表达。实时荧光定量PCR结果表明,大肠杆菌粘附高岭石的8个靶基因的表达水平相对降低,MIC结果也表明其最终的抗性低于不含高岭石培养的菌株。通过FTIR、XRD、XPS、和SEM的结果揭示了大肠杆菌和高岭石之间的密切关系以及独特的界面相互作用。此外,在报告中进一步分析差异蛋白质表达以检测与ARGs突变相关的蛋白质和基因,然后在低剂量氨苄青霉素胁迫下鉴定细胞生长和代谢的潜在机制以阐明高岭石在该过程中的作用。通过分子机制分析发现,当高岭石附着细胞受到胁迫时,氨苄西林向周质空间的迁移量减少,细菌的氧化还原代谢得到促进,以对抗恶劣的环境。此外,细胞在核糖体蛋白的作用下合成相关的肽或蛋白质以防止毒性损伤。因此,这项工作不仅为细胞对抗生素应激的反应提供了新的见解,而且还提出了减缓氨苄西林抗生素引起的耐药性的方法。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q933;X50
【部分图文】：
第一章 绪论因表达模式和代谢，抵抗低剂量抗生素应激，从而抑制基因突变的产生和减少和传播的可能性。为了证实这一推测，本研究首先检测了在存在或不存在高下暴露于亚 MIC 的氨苄西林后 ARG 在大肠杆菌中的表达一段时间。β-内酰，最广泛使用的抗生素之一[50]，通过干扰细菌细胞壁肽聚糖中的交联结构发扰细菌细胞中的细胞壁交联结构。在本研究中氨苄西林被用作模型抗生素。岭石的作用，将其分为两个实验组，一个是细菌 - 高岭石复合物组，另一组，两组在相同条件下暴露于氨苄西林 15 天。结果通过基因的相对定量表达和势显示。接下来，比较细菌 - 高岭石复合物与单细菌之间的界面相互作用还通过 iTRAQ 分析暴露于氨苄西林之前和之后细胞的差异蛋白质谱。研究技术路线如图 1-1 所示：
图 2-1 氨苄西林（a）和四环素（b）的分子结构图Fig. 2-1 Molecular structure diagram of ampicillin (a) and tetracycline (b)2.1.3 实验仪器实验所需仪器设备见表 2-2：表 2-2 主要的实验仪器Table 2-2 The main instruments of the experimental仪器 型号 生产厂家电子天平 FA1104 上海天平仪器厂pH 计 PHS-3C 上海精密科学仪器有限公台式电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9023A 上海齐欣科学仪器有限公低速离心机 TD5M-WS 上海卢湘仪离心机仪器有限
华南理工大学硕士学位论文3.2 四环素诱导的实验结果3.2.1 MIC 的变化结果诱导前野生型大肠杆菌的 MIC 为 2μg/ml，判定为敏感（MIC 小于 16μg/ml 判定为敏感）。图 3-1 所示，经过 6 天诱导后 MIC 为 8μg/ml，并在接下来 6 天的诱导都保持MIC 为 8μg/ml。在第 14 天，MIC 为 16μg/ml，处于敏感和抗性判断的临界值，第 20 天时，MIC 为 32μg/ml，为对四环素的抗性菌株。在低浓度四环素环境下诱导的过程中可以发现当MIC 上升到8μg/ml时，较难上升，该MIC 值保持了8天后继续上升到16μg/mL并在 6 天后达到 32μg/mL。这说明野生型大肠杆菌在受到低浓度四环素胁迫时，开始时耐受性提高的较快，到抗性临界点附近时保持了较长时间的稳定耐受值，但随着时间继续延长也会产生抗性。
【参考文献】
本文编号：2859339
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q933;X50
【部分图文】：
第一章 绪论因表达模式和代谢，抵抗低剂量抗生素应激，从而抑制基因突变的产生和减少和传播的可能性。为了证实这一推测，本研究首先检测了在存在或不存在高下暴露于亚 MIC 的氨苄西林后 ARG 在大肠杆菌中的表达一段时间。β-内酰，最广泛使用的抗生素之一[50]，通过干扰细菌细胞壁肽聚糖中的交联结构发扰细菌细胞中的细胞壁交联结构。在本研究中氨苄西林被用作模型抗生素。岭石的作用，将其分为两个实验组，一个是细菌 - 高岭石复合物组，另一组，两组在相同条件下暴露于氨苄西林 15 天。结果通过基因的相对定量表达和势显示。接下来，比较细菌 - 高岭石复合物与单细菌之间的界面相互作用还通过 iTRAQ 分析暴露于氨苄西林之前和之后细胞的差异蛋白质谱。研究技术路线如图 1-1 所示：
图 2-1 氨苄西林（a）和四环素（b）的分子结构图Fig. 2-1 Molecular structure diagram of ampicillin (a) and tetracycline (b)2.1.3 实验仪器实验所需仪器设备见表 2-2：表 2-2 主要的实验仪器Table 2-2 The main instruments of the experimental仪器 型号 生产厂家电子天平 FA1104 上海天平仪器厂pH 计 PHS-3C 上海精密科学仪器有限公台式电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9023A 上海齐欣科学仪器有限公低速离心机 TD5M-WS 上海卢湘仪离心机仪器有限
华南理工大学硕士学位论文3.2 四环素诱导的实验结果3.2.1 MIC 的变化结果诱导前野生型大肠杆菌的 MIC 为 2μg/ml，判定为敏感（MIC 小于 16μg/ml 判定为敏感）。图 3-1 所示，经过 6 天诱导后 MIC 为 8μg/ml，并在接下来 6 天的诱导都保持MIC 为 8μg/ml。在第 14 天，MIC 为 16μg/ml，处于敏感和抗性判断的临界值，第 20 天时，MIC 为 32μg/ml，为对四环素的抗性菌株。在低浓度四环素环境下诱导的过程中可以发现当MIC 上升到8μg/ml时，较难上升，该MIC 值保持了8天后继续上升到16μg/mL并在 6 天后达到 32μg/mL。这说明野生型大肠杆菌在受到低浓度四环素胁迫时，开始时耐受性提高的较快，到抗性临界点附近时保持了较长时间的稳定耐受值，但随着时间继续延长也会产生抗性。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 舒为群;;抗生素环境污染及环境微生物耐药状况[J];中华预防医学杂志;2008年06期
本文编号：2859339
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