實驗室檢驗中膳食鋅可抑制抗菌素抗藥性基因傳播

負責抗菌素抗藥性 (AMR) 的基因可以透過稱為質粒的環狀遺傳物質從一個微生物傳播到另一個微生物，這種橫向轉移發生在腸道中。在應用與環境微生物學愛荷華州的研究人員報告說，一些 AMR 質粒的傳播可能會被現成的來源——膳食鋅補充劑所抑制。

「這是我們第一次發現鋅會抑制質粒轉移過程，在較低濃度下，它對細菌的影響很小，」愛荷華州微生物學家兼該研究的資深作者 Melha Mellata 博士說。大學。

這很重要，她說，因為殺戮可能會破壞微生物組，進而對人體健康產生下游不良影響。 “但如果我們只是阻止質粒轉移，那麼我們就可以減少抗菌素抗藥性的傳播。”

抗微生物藥物抗藥性感染是一個日益嚴重的問題。根據美國疾病管制與預防中心的數據，每年有數百萬人被診斷出患有 AMR 感染，並有 35,000 人死於該感染。當細菌轉移 AMR 時梅拉塔說，它們經常會轉移對多種藥物的抗藥性，這意味著一個人甚至在接受抗生素之前就可能患有抗藥性感染。停止質粒轉移可能有助於減緩 AMR 基因的傳播。

Mellata 實驗室的研究人員一直在研究腸道微生物組健康與整體健康的關係。然而，在最近的一項研究中，他們發現，當給雞口服益生菌和活沙門氏菌疫苗時，動物腸道中的腸桿菌科細菌的質粒較少。梅拉塔說，這項觀察促使他們考慮測試其他口服療法來抑制質粒轉移。

梅拉塔實驗室的研究員洛根·奧特 (Logan Ott) 領導了這項研究工作。他和一個本科生團隊收集了現成的補充劑來測試它們抑制質粒轉移的潛在能力。他們將產品溶解在測試溶液中，然後進行數百次反應，其中含有多重抗藥性質粒的禽類致病性大腸桿菌與無質粒的人類大腸桿菌分離株結合。

他們發現，與不含鋅的細菌菌株相比，補充鋅的細菌菌株中的質粒傳播急劇下降。此外，較高劑量的鋅與較低的質粒傳播有關。

奧特說，這些觀察結果很有希望，但也有點神祕。先前的研究觀察到可以誘導綴合過程，從而導致轉移。然後，該小組使用 qPCR 來仔細研究鋅如何在基因層面上影響這個過程。

奧特說：“我們發現了一些非常獨特的機制，說明鋅實際上可能如何誘導這種抑製作用，而先前的文獻表明我們應該期待更多。”

他們的分析表明，鋅誘導了複製基因的過度表達，以至於它可能超載並抑制了這個過程。他們還發現，雖然鋅似乎確實促進了負責接合的基因，但礦物質卻抑制了建構用於接合的細菌結構所需的特定蛋白質。結果，整個傳播過程都受到了阻礙。

Mellata 說，接下來的步驟包括測試質粒與其他 AMR 基因的轉移，並用動物模型進行實驗，看看實驗室結果是否也適用於體內。奧特指出，科學家對腸道中細菌如何相互作用和共享基因的了解還知之甚少，未來的研究可能有助於闡明其中一些機制。

Mellata 特別感到鼓舞的是，如此便宜、容易取得的補充劑？？ 「有時，解決方案可能只是使用我們衣櫃裡已有的舊東西，」她說。 “我們只需要努力測試它。”

更多資訊：Logan Ott 等人，膳食鋅補充劑透過調節質粒複製 (rep) 和轉移 (tra) 基因在體外抑制細菌質粒接合，應用與環境微生物學（2024）。DOI：10.1128/aem.01480-24