实验室测试中膳食锌可抑制抗菌素耐药性基因传播

负责抗菌素耐药性 (AMR) 的基因可以通过称为质粒的环状遗传物质从一个微生物传播到另一个微生物，这种横向转移发生在肠道中。在应用与环境微生物学爱荷华州的研究人员报告说，一些 AMR 质粒的传播可能会被一种现成的来源——膳食锌补充剂所抑制。

“这是我们第一次发现锌会抑制质粒转移过程，并且在较低浓度下，它对细菌的影响很小，”爱荷华州微生物学家兼该研究的资深作者 Melha Mellata 博士说。州立大学。

这很重要，她说，因为杀戮可能会破坏微生物组，从而对人体健康产生下游不良影响。 “但如果我们只是阻止质粒转移，那么我们就可以减少抗菌素耐药性的传播。”

抗微生物药物耐药性感染是一个日益严重的问题。根据美国疾病控制与预防中心的数据，每年有数百万人被诊断患有 AMR 感染，并有 35,000 人死于该感染。当细菌转移 AMR 时梅拉塔说，它们经常会转移对多种药物的耐药性，这意味着一个人甚至在接受抗生素之前就可能患有耐药性感染。停止质粒转移可能有助于减缓 AMR 基因的传播。

Mellata 实验室的研究人员一直在研究肠道微生物组健康与整体健康的关系。然而，在最近的一项研究中，他们发现，当给鸡口服益生菌和活沙门氏菌疫苗时，动物肠道中的肠杆菌科细菌的质粒较少。梅拉塔说，这一观察促使他们考虑测试其他口服疗法来抑制质粒转移。

梅拉塔实验室的研究员洛根·奥特 (Logan Ott) 领导了这项研究工作。他和一个本科生团队收集了现成的补充剂来测试它们抑制质粒转移的潜在能力。他们将产品溶解在测试溶液中，然后进行数百次反应，其中含有多重耐药质粒的禽类致病性大肠杆菌与无质粒的人大肠杆菌分离株结合。

他们发现，与不含锌的细菌菌株相比，补充锌的细菌菌株中的质粒传播急剧下降。此外，较高剂量的锌与较低水平的质粒传播相关。

奥特说，这些观察结果很有希望，但也有点神秘。之前的研究观察到可以诱导缀合过程，从而导致转移。然后，该小组使用 qPCR 来仔细研究锌如何在基因水平上影响这一过程。

奥特说：“我们发现了一些非常独特的机制，说明锌实际上可能如何诱导这种抑制作用，而之前的文献表明我们应该期待更多。”

他们的分析表明，锌诱导了复制基因的过度表达，以至于它可能超载并抑制了这一过程。他们还发现，虽然锌似乎确实促进了负责接合的基因，但矿物质却抑制了构建用于接合的细菌结构所需的特定蛋白质。结果，整个传播过程受到了阻碍。

Mellata 说，接下来的步骤包括测试质粒与其他 AMR 基因的转移，并用动物模型进行实验，看看实验室结果是否也适用于体内。奥特指出，科学家们对肠道中细菌如何相互作用和共享基因的了解还知之甚少，未来的研究可能有助于阐明其中一些机制。

Mellata 特别感到鼓舞的是，如此便宜、容易获得的补充剂？？可能在解决新出现的威胁方面发挥作用。 “有时，解决方案可能只是使用我们衣柜里已有的旧东西，”她说。 “我们只需要努力测试它。”

更多信息：Logan Ott 等人，膳食锌补充剂通过调节质粒复制 (rep) 和转移 (tra) 基因在体外抑制细菌质粒接合，应用与环境微生物学（2024）。DOI：10.1128/aem.01480-24