抗生素和纳米银对大肠杆菌的联合毒性和抗性突变诱导效应

抗生素和纳米银因在各自领域的大量应用而不可避免地进入环境中,对生态环境尤其是微生物群体构成联合暴露的风险,但是二者对细菌生长和耐药性的联合作用,目前受到的关注较少。本研究测定了两种抗生素（四环素和氯霉素）以及纳米银（10—15 nm）对大肠杆菌的联合毒性及对细菌抗性突变的诱导作用,并对相关机制进行了初步探讨。结果表明,抗生素和纳米银对细菌的联合毒性呈现协同效应,但是二者联合作用下细菌对利福平的抗性突变频率显著降低。DNA测序和分子对接结果表明,编码利福平靶标蛋白的rpoB基因发生点突变,导致突变后的靶蛋白与利福平的结合能降低。同时,qPCR结果表明抗生素和纳米银联合作用时,细菌胞内rpoS、dinB和mutS等基因表达显著上调,可能是抗性突变频率在联合作用下降低的主要原因。本研究揭示了抗生素和纳米银联合作用对细菌抗性突变的影响,有利于全面认识二者联合暴露的环境和健康风险。     

奶牛场环境中耐药大肠杆菌的分离及耐药基因遗传环境分析

为了解四川某奶牛场环境中大肠杆菌的耐药情况及耐药基因（antibiotic resistance genes, ARGs）的遗传环境,对从养殖场采集的样品进行大肠杆菌的分离鉴定,进行最小抑菌浓度（the minimum inhibitory concentrations, MICs）测定,并选择多重耐药大肠杆菌进行全基因组测序分析。共采集36份样品,分离得到18株大肠杆菌。药敏试验显示大肠杆菌对四环素、阿莫西林的耐药率较高,且大部分表现为多重耐药。耐药基因检测发现所有大肠杆菌均携带耐药基因bla_TEM、ampC、tetA和qnrA,53.33%的大肠杆菌携带bla_CTX-M基因,55.55%的大肠杆菌携带tetM基因。通过二代全基因组测序,8株多重耐药大肠杆菌均检测到大量耐药基因及毒力基因,对其耐药基因环境进行分析,发现大肠杆菌β-内酰胺类耐药基因、四环素类耐药基因上下游环境高度一致,并存在转座子、插入序列（insertion sequences,ISs）等可移动遗传元件（mobile genetic elements,MGEs）,有助于耐药基因在环境中的传播。其中,发现bla_CTX-M-15基因上下游存在与WbuC家族杯状折叠金属蛋白基因关联的保守结构。该研究对奶牛场科学合理使用抗生素,以及对养殖环境中耐药菌（antibiotic resistant bacteria,ARB）和耐药基因的监测具有重要意义。     

磺胺类化合物对大肠杆菌突变QSAR预测模型初探

抗生素被广泛应用于医疗、农业和畜牧业等领域,但是长期滥用会促进细菌的突变作用。本文以大肠杆菌(E. coli)为受试生物,测定了10种磺胺类抗生素(SAs)单一暴露时对E. coli的突变效应,采用物化参数E_binding(抗生素与其靶蛋白的相互作用能力)与突变效应参数lgRC_0-2(最高可观测突变促进效应浓度)或lgRC_max(突变促进率最大值对应的浓度),建立了突变效应的QSAR模型,并采用雷达图进行验证。结果表明,lgRC_0-2与E_binding模型和lgRC_max与E_binding、DMG(偶极矩)模型的拟合系数R²分别是0.888、0.873,即lgRC_0-2或lgRC_max与E_binding相关性均较好,可能由于磺胺类化合物(SAs)会作用于叶酸合成通路,影响嘌呤、嘧啶碱基的合成,从而对E. coli的突变具有促进效应,且雷达图验证表明,上述2个模型均具有良好的内部预测能力。本研究有望为抗生素使用带来的生态风险评价以及药物设计提供相关指导。     

甲壳素复合石墨相氮化碳的制备及光催化杀菌性能

本文采用水热法制备了甲壳素（Chitin）和石墨相氮化碳（g-C₃N₄）复合材料Chitin-CN,并采用XRD、SEM、XPS、光电流及阻抗分析等手段对其进行物化特性分析.与g-C₃N₄相比,Chitin-CN复合材料的光生电子-空穴对的分离效率较高,甲壳素（Chitin）含量为0.2 g的Chitin-CN材料在模拟太阳光照射下对大肠杆菌K-12表现出最佳的光催化杀菌效率,在2 h内可完全杀死6.5 lg cfu·mL^-1的大肠杆菌K-12.Chitin-CN的破碎结构暴露了更多的活性位点,甲壳素的加入提高了光生载流子的分离率,从而促进了复合材料光催化杀菌的性能.捕获实验表明超氧自由基（·O₂^-）和空穴（h⁺）是Chitin-CN作用于大肠杆菌K-12的主要活性物种.     

Ag（Ⅰ）对大肠杆菌抑制作用影响因素的分析

通过测定在各种条件下Ag（Ⅰ）对大肠杆菌Escherichia coli的生长的抑制作用,系统分析了各参数对Ag（Ⅰ）毒性的影响。结果表明：好氧、厌氧状态下,Ag（Ⅰ）对E.coli的抑制能力基本相同;在LB培养基、氨基酸基本培养基和标准基本培养基中Ag（Ⅰ）开始抑制E.coli生长的浓度差异较大,分别为10、0.5、0.1μmol/L;LB组分中的酵母粉的加入完全消除了Ag（I）对E.coli的抑制作用;此外,菌体浓度越高抑制其生长所需的Ag（Ⅰ）浓度也越高。因此Ag（I）对E.coli生长的抑制作用与氧化应激无关,而与培养基种类、培养基组分及菌体浓度高度相关。     

大肠杆菌对赤子爱胜蚓体表超微结构的影响

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为实验动物,研究了细菌诱导(浸浴诱导和注射诱导)对蚯蚓体表超微结构的影响.结果表明:(1)用细菌浸浴4h的实验组、用细菌注射4h的实验组及对照组蚯蚓的角质层厚度分别为(0.51±0.03)μm、(0.56±0.02)μm、(0.50±0.01)μm;上角质层突起的高度分别为(0.16±0.02)μm、(0.12±0.01)μm、(0.11±0.01)μm;上角质层游离面中微绒毛的高度分别为(0.18±0.02)μm、(0.11±0.01)μm、(0.11±0.01)μm.统计分析表明,蚯蚓在抵御微生物侵袭过程中,体表角质层中的上角质层突起及上角质层游离面中的微绒毛发挥着重要作用.(2)细菌浸浴4h的实验组、用细菌注射4h实验组及对照组蚯蚓体表的表皮厚度分别为(2.63±0.15)μm、(2.23±0.06)μm、(1.97±0.15)μm;表皮中小颗粒蛋白细胞的颗粒直径分别为(0.38±0.04)μm、(0.26±0.02)μm、(0.24±0.02)μm;大颗粒粘液细胞的颗粒直径分别为(0.50±0.04)μm、(0.26±0.03)μm、(0.21±0.02)μm;网状粘液细胞的直径分别为(0.93±0.06)μm、(0.63±0.06)μm、(0.28±0.03)μm.统计分析表明,蚯蚓在抵御微生物侵袭的过程中,表皮中的腺细胞(小颗粒蛋白细胞、大颗粒粘液细胞及网状粘液细胞)发挥着重要作用.图4表2参17     

左氧氟沙星在蒙脱石存在条件下对大肠杆菌的毒性效应

采用批实验研究了蒙脱石对左氧氟沙星的吸附机理及对左氧氟沙星抗菌作用的影响。结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在蒙脱石上前2 h即达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir吸附方程,吸附率达90%以上;蒙脱石吸附左氧氟沙星存在阳离子交换作用、氢键作用、疏水作用、阳离子键桥作用、静电吸附作用等物理化学过程;蒙脱石本身不具有抑菌、杀菌活性,且由于蒙脱石增大了微生物附着的比表面积,在特定情况下可以促进微生物的生长;扣除其对微生物生长的促进作用后,蒙脱石吸附左氧氟沙星降低了后者的毒性效应,其抑菌率降低约25%。上述结果为进一步研究抗生素在环境中的毒理效应提供了基础依据。     

3种氨基糖苷类抗生素对大肠杆菌的联合抑制作用特点

抗生素的滥用,对人类及其生存环境均造成了影响。以3种氨基糖苷类抗生素：硫酸阿布拉霉素（apramycin sulfate,APR）、双氢链霉素（dihydrostreptomycin sulfate,DIH）和新霉素硫酸盐（neomycin sulphate,NEO）为研究对象,以大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）为受试生物,运用均匀设计射线法设计抗生素的三元混合物体系,共5条具有不同浓度配比的射线,应用时间毒性微板分析法系统测定抗生素及其三元混合物在5个不同暴露时间（0.25、2、4、8和12 h）的抑制效果,应用浓度加和模型分析毒性相互作用,并应用拟合归零法定量表征毒性相互作用强度,通过电镜扫描分析E.coli细胞的变化情况。结果表明：APR、DIH、NEO及其三元混合物对E.coli的抑制率均具有明显的时间依赖性,暴露时间不同,3种抗生素的半数浓度效应（EC₅₀）的负对数（pEC₅₀）值大小顺序不同,在12 h大小顺序为DIH>APR>NEO;5条混合物射线对E.coli在2~8 h时呈现出既有协同又有拮抗作用,随着暴露时间的延长,协同作用强度不断减小,在12 h转变为拮抗作用;随着浓度的增大,组分间的相互作用强度（dCA值）先增强后减小,其中射线R4在4 h时,浓度为2.74E-06 mol·L^-1,混合物的dCA值达到最大值15.70%;3种抗生素及其三元混合物对E.coli作用主要是通过破坏其细胞形态和结构,使其出现内陷、坍塌和变形。     

环境中抗药基因水平转移研究进展

抗药基因是一种新型环境污染物,一旦被致病菌获得,将导致抗生素的临床使用失效,从而危害公共健康。抗药基因可通过转移因子在细菌间传播,加剧抗药基因的扩散效应,提升了环境健康风险性,因此抗药基因水平转移受到了越来越多的关注。本文介绍了抗药基因水平转移的分子机制,总结了不同环境中各种抗药基因水平转移途径的研究现状,并对该领域将来的研究方向提出了展望,以期为环境中抗药基因的调查评估、污染控制及合理管理提供理论参考。     

外加碳源对抗生素诱导大肠杆菌Hormesis效应的调控作用

抗生素对细菌通常表现出“低促高抑”的Hormesis效应,这显著影响了抗生素的生态风险评估。目前关于抗生素诱导细菌Hormesis效应的研究多集中于单一碳源条件,针对多种碳源共存条件的相关研究还十分有限。因此,为进一步探究外加碳源对抗生素诱导细菌Hormesis效应的影响,本文以大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)为受试生物,在外加不同浓度葡萄糖的Mueller-Hinton培养基中测定了盐酸四环素(tetracycline hydrochloride, TCH)和2(5H)-呋喃酮(2(5H)-furanone, 2F)2种抗生素单一及联合暴露对E. coli生长的毒性效应,并分析了外加葡萄糖与抗生素对E. coli生长的交互效应。结果表明,TCH和2F单一及联合暴露均能诱导E. coli产生Hormesis效应,随着外加葡萄糖浓度的升高,TCH、2F和TCH+2F在低浓度下对E. coli生长的促进作用逐渐增强,最大促进率分别由47.66%、9.08%、5.63%增加到158.65%、40.20%、21.30%;在高浓度下对E. coli生长的抑制作用逐渐减弱,EC₅₀值分别从3.17E-05、1.62E-02、3.71E-03 mol·L^-1增加到9.24E-05、4.10E-02、1.01E-02 mol·L^-1;外加葡萄糖与抗生素对抑制E. coli生长的交互效应总体上呈拮抗作用,且随着外加葡萄糖浓度升高拮抗作用也随之增强,可以看出外加碳源能够降低抗生素的细菌毒性。本研究可为从外界营养条件角度更加全面评估抗生素的Hormesis效应及生态风险提供参考和数据支持。     

抗生素单一及联合暴露对RP4质粒介导的抗性基因水平转移的hormesis效应研究

抗生素滥用导致的抗性基因(ARGs)泛滥问题引起人们的日益关注。目前关于抗性基因的研究主要集中在环境监测方面,但是关于抗生素对ARGs传播的影响研究还相对缺乏。质粒是ARGs传播的重要载体,因此以基于RP4质粒的大肠杆菌(E.coli)接合转移体系为研究对象,探讨了盐酸四环素、甲氧苄啶、磺胺氯哒嗪、磺胺异唑在单一暴露条件下对RP4质粒接合转移的影响。根据单一暴露的结果设计混合抗生素的浓度比,探究抗生素联合暴露实验对质粒接合转移的影响。结果表明:在单一暴露条件下,只有盐酸四环素对含有四环素抗性的RP4质粒的接合转移频率有低促高抑的hormesis效应;在联合暴露条件下,对RP4质粒接合转移无促进作用的抗生素会抑制四环素的hormesis效应,这一定程度上降低了抗生素的环境风险。并且用受体理论解释了抗生素对质粒接合转移的hormesis效应产生机制,为目前尚无定论的hormesis受体理论机制提供了证据支持。     

群体感应抑制剂与磺胺甲恶唑、盐酸强力霉素对大肠杆菌的联合毒性及其机制初探

群体感应抑制剂(QSIs)具有不产生抗药性的特点,从而被作为抗生素的可能替代品,具有广阔的应用前景,因此其存在着与传统抗生素环境联合暴露的可能,但是目前尚缺乏相关联合效应的研究。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为受试生物,测定了7种QSIs(DL-焦谷氨酸、N-乙烯基吡咯烷酮、呋喃酮乙酸酯、2-甲基四氢呋喃-3-酮、3,4-二溴-2(5H)-呋喃酮、(R)-3-吡咯烷醇、D-脯氨醇)分别与磺胺甲恶唑(SMX)和盐酸强力霉素(DH)的二元联合毒性,并初步探讨了它们的联合作用机制。结果表明,前5种QSIs作用于AI-2类信号分子介导的群体感应系统,与AI-2类信号分子竞争结合LsrB蛋白,此通路与SMX、DH的作用通路互不影响,因此联合效应为相加;后2种QSIs作用于AI-1类信号分子介导的群体感应系统,与AI-1类信号分子竞争结合SdiA蛋白,而SMX、DH的作用可能刺激SdiA蛋白的表达,从而需要消耗更多的QSIs与SdiA结合,因而联合效应为拮抗。本实验研究可为传统抗生素与QSIs联合暴露的生态风险评价提供一定理论基础。     

磺胺类抗生素对不同革兰氏阴性菌的毒物兴奋效应研究

抗生素滥用所导致的环境问题日益受到人们的关注,抗生素在环境中常以低剂量的形式暴露,生物体在低浓度的抗生素作用下通常会表现出毒物兴奋效应(hormesis)。因此,研究抗生素的hormesis,对抗生素的生态风险评价极其重要。为了研究抗生素的hormesis,本文选取4种磺胺类抗生素为研究对象,观测了不同浓度培养基下磺胺对大肠杆菌能否产生hormesis。结果表明,磺胺对大肠杆菌在原倍和0.8倍浓度的培养基下不产生hormesis,在0.6和0.4倍浓度的培养基下产生hormesis;并且,结合我们之前对另一种革兰氏阴性菌——费氏弧菌hormesis的研究可知,对于具有不同群体感应系统的2种革兰氏阴性菌,都存在hormesis,磺胺可以通过作用群体感应系统使革兰氏阴性菌产生hormesis,只是hormesis的大小不同。上述研究结果为抗生素的生态风险评价提供了依据,为hormesis的相关研究提供了参考。     

微直流电场对大肠杆菌生长代谢活性的作用

对大肠杆菌(Escherichia coli, DH5α)培养液在连续培养时分别通入不同强度的直流电场, 研究了其在持续直流电刺激下的生长曲线、pH曲线、ATP酶活性、胞内总蛋白含量、细胞膜通透性以及细菌微观形态变化. 结果表明,适宜的直流电能够促进大肠杆菌增殖; 大肠杆菌的ATP酶活在25 mA电流作用下在对数生长前期、对数生长后期和稳定期分别比对照组同期提升1.68,1.57和1.31倍, 表明适宜强度的电场增强了细菌细胞的代谢活性. 细菌通透性也有不同程度提高,与通过透射电镜观察到细菌细胞通电后的形态变化具有一致性.     

Gastrointestinal Bacterial Transmission among Humans,Mountain Gorillas,and Livestock in Bwindi Impenetrable National Park,Uganda

Abstract: Habitat overlap can increase the risks of anthroponotic and zoonotic pathogen transmission between humans, livestock, and wild apes. We collected Escherichia coli bacteria from humans, livestock, and mountain gorillas (Gorilla gorilla beringei) in Bwindi Impenetrable National Park, Uganda, from May to August 2005 to examine whether habitat overlap influences rates and patterns of pathogen transmission between humans and apes and whether livestock might facilitate transmission. We genotyped 496 E. coli isolates with repetitive extragenic palindromic polymerase chain reaction fingerprinting and measured susceptibility to 11 antibiotics with the disc‐diffusion method. We conducted population genetic analyses to examine genetic differences among populations of bacteria from different hosts and locations. Gorilla populations that overlapped in their use of habitat at high rates with people and livestock harbored E. coli that were genetically similar to E. coli from those people and livestock, whereas E. coli from gorillas that did not overlap in their use of habitats with people and livestock were more distantly related to human or livestock bacteria. Thirty‐five percent of isolates from humans, 27% of isolates from livestock, and 17% of isolates from gorillas were clinically resistant to at least one antibiotic used by local people, and the proportion of individual gorillas harboring resistant isolates declined across populations in proportion to decreasing degrees of habitat overlap with humans. These patterns of genetic similarity and antibiotic resistance among E. coli from populations of apes, humans, and livestock indicate that habitat overlap between species affects the dynamics of gastrointestinal bacterial transmission, perhaps through domestic animal intermediates and the physical environment. Limiting such transmission would benefit human and domestic animal health and ape conservation.     

Bacterial toxicity testing and antibacterial activity of parabens

Parabens are used because of their antimicrobial effects, yet they have multiple adverse effects. The aim of this work was to evaluate the bactericidal activity and bacterial toxicity of the most common parabens: methylparaben, ethylparaben, propylparaben, isopropylparaben, butylparaben, isobutylparaben and phenylparaben. The bactericidal action was evaluated by means of the dilution-neutralization method against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, and the biotest of inhibition of growth of E. coli was applied for the bacterial toxicity assay. Bactericidal concentrations were reached only for propylparaben, butylparaben and isobutylparaben. The toxicity study showed methylparaben to be the least toxic, whereas the most toxic one was phenylparaben. It can be concluded that the disinfectant activity of the parabens studied is insignificant against S. aureus and E. coli. Acute toxicity is very low, and the inhibitory effect is weak. Our results provide information about the risk–benefit balance of parabens use.     

群体感应抑制剂与磺胺甲恶唑、盐酸强力霉素对大肠杆菌的联合毒性及其机制初探

群体感应抑制剂(QSIs)具有不会产生抗药性的特点,从而被作为抗生素的可能替代品,具有广阔的应用前景,因此其存在着与传统抗生素环境联合暴露的可能,但是目前尚缺乏相关联合效应的研究。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为受试生物,测定了7种QSIs(DL-焦谷氨酸、N-乙烯基吡咯烷酮、呋喃酮乙酸酯、2-甲基四氢呋喃-3-酮、3,4-二溴-2(5H)-呋喃酮、(R)-3-吡咯烷醇、D-脯氨醇)分别与磺胺甲恶唑(SMX)和盐酸强力霉素(DH)的二元联合毒性,并初步探讨了它们的联合作用机制。根据结果分析,前5种QSIs作用于AI-2类信号分子介导的群体感应系统,与AI-2类信号分子竞争结合Lsr B蛋白,此通路与SMX、DH的作用通路互不影响,因此联合效应为相加;后2种QSIs作用于AI-1类信号分子介导的群体感应系统,与AI-1类信号分子竞争结合Sdi A蛋白,而SMX、DH的作用可能刺激Sdi A蛋白的表达,从而需要消耗更多的QSIs与Sdi A结合,因而联合效应为拮抗。本实验研究可为传统抗生素与QSIs联合暴露的生态风险评价提供一定理论基础。     

群体感应信号分子存在下磺胺对大肠杆菌生长、突变及R388质粒接合转移的影响

抗生素的滥用使细菌耐药性问题日益突出,给许多疾病的预防与控制增加了难度。基因突变和质粒接合转移是细菌获得抗生素抗性基因的主要方式,许多研究围绕抗性基因来展开,但是关于群体感应对于抗性基因产生和传播的影响鲜有报道。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式生物,群体感应信号分子N-(β-酮己酰)-L-高丝氨酸内酯(3-oxo-C6-HSL, C6)和3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪)为研究对象,测定了其对大肠杆菌生长效应、突变效应及接合转移效应的影响。结果表明：C6不影响磺胺对大肠杆菌的生长抑制率,但能够削弱磺胺对大肠杆菌突变的促进作用,并且能增强磺胺对大肠杆菌R388质粒接合转移的抑制作用。本文为从群体感应角度研究大肠杆菌耐药性的产生与传播提供新思路。     

中药青蒿鲨烯合酶的大肠杆菌表达、纯化与功能鉴定

利用PCR方法,将经RACE方法克隆到的中药青蒿鲨烯合酶cDNA(AF302464)开放阅读框的3′末端截短99bp,插入到原核表达载体pET30a( )的NcoⅠ和BamHⅠ酶切位点之间,构建N端和C端均携带有HIS6表达标签的鲨烯合酶重组表达载体pETSSA.将pETSSA转入大肠杆菌BL21(DE3),0.5mmol/LIPTG(isopropyl-beta-D-thiogalactoside)28℃诱导重组鲨烯合酶的表达.表达产物经镍琼脂糖柱纯化.纯化蛋白加入酶促反应体系(含FPP和NADPH),GC-MS分析酶促反应体系的正己烷萃取物,结果显示重组鲨烯合酶可以催化FPP向鲨烯的转化.青蒿鲨烯合酶的功能鉴定为进一步利用反义或RNAi技术限制甾类生物合成,从而提高青蒿中的青蒿素含量提供了基础.图5参15