2023年1月，麦考瑞大学自然科学学院ARC合成生物学卓越中心Lucie Semenec等人在Nature Communications杂志（中科院一区TOP，IF：14.7）发表了题为“Differential Oral Microbial Input Determines Two Microbiota Pneumo-Types Associated with Health Status”的研究型论文，揭示了鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）之间潜在的协同作用机制。

鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌是两种常见的机会致病菌，常在多重病原感染中共同分离。近年来，越来越多的证据表明，这两种病原菌在共存时的感染比单独感染更加严重，且治疗难度较大，尤其在抗生素耐药性问题日益严重的今天。然而，关于这两种细菌之间潜在的协同作用机制，现有的研究还较为有限。为此，研究人员针对从单一肺部感染中共分离出的A. baumannii和K. pneumoniae菌株进行了基因组特征分析，并通过转录组学、表型和生理学实验研究了它们之间的相互作用，为进一步了解其在共感染中的抗生素耐药性与致病性提供了新的见解。

在这项研究中，研究人员通过共培养实验和分泌代谢产物的分析，揭示了K. pneumoniae能够通过发酵产物支持A. baumannii的生长，表现出“交叉喂养”效应。这一发现为我们理解两种细菌如何在共感染中彼此互利提供了新的视角。此外，研究还通过最小抑菌浓度（MIC）测试对单一培养和共培养进行比较，结果显示，A. baumannii能够通过“交叉保护”作用，增强K. pneumoniae对头孢类抗生素——头孢噻肟（Cefotaxime）的耐药性。通过这些实验，研究人员首次系统地揭示了A. baumannii与K. pneumoniae之间的明显协同作用。

这些结果表明，A. baumannii和K. pneumoniae之间的协同作用，尤其是在共感染中对抗生素的耐受性提升，可能是导致这些病原菌在临床上共存并增加感染严重度的一个重要机制。研究人员指出，这一发现不仅为理解多重病原感染中的细菌相互作用提供了新的理论依据，还为开发新的抗感染策略、克服抗生素耐药性提供了潜在的研究方向。

图1. 鲍曼不动杆菌AB6870155与肺炎克雷伯菌KP6870155基于PM01-02生物表型微阵列的碳源利用与交叉取食

a 通过AB6870155（内环）和KP6870155（外环）的AUC计算碳源利用活动。b 现象组数据中c源利用率的维恩图显示AB6870155和KP6870155之间的重叠。c 利用Millicell培养插入物（Merck）交叉饲养实验示意图。d 在存在（标记为AB + KP）和不存在KP6870155（标记为AB）的情况下（n =3个独立的细菌培养），用最少的培养基和选定的化合物（甘油、甘露糖、半乳糖、丝氨酸、麦芽糖、蔗糖）作为唯一的碳源，AB6870155在Millicell板上生长。数据以平均值+ / - SD表示。

图2. 鲍曼不动杆菌AB6870155与肺炎克雷伯菌KP6870155共培养物的生物膜特性

a AB6870155和KP6870155共培养生物膜相对于各自单独培养生物膜的RNA-seq表达变化（log2FC）。 b 浮游生长的AB6870155: KP6870155不同比例的生长（条）和生物膜形成（点）（结晶紫染色生物膜后以OD550计）；结晶紫法检测生物膜产量（n =8），数据以平均值+ /−SEM表示。 c 在流式细胞室中培养3天的单培养和双种生物膜的CLSM图像，使用BacLight Live/Dead stain（ThermoFisher）进行染色；绿色活细胞，红色死细胞。d单菌种和双菌种生物膜在微培养板中培养21小时的SEM图像（n =3个独立的细菌培养）。e 单种或双种生物膜在盖片上生长21小时的物理外观，纯生物膜与共培养生物膜在盖片上生长的平均细胞长度，并用SEM成像（AB + KP = AB6870155 + KP6870155共培养物）。f MicrobeJ软件用于计算扫描电镜图像中的细胞长度。p值采用双侧Mann-Whitney检验计算，其中显著性值表示：**p≤0.02，非显著性p值= ns，其中p > 0.05。框由第一和第三个四分位数绑定，在中位数处有一条水平线，而须表示四分位数范围的1.5倍。点代表单个细胞（n =172AB+KP，n =225AB6870155，n = 21 KP6870155）。

图3. 共培养物对抗生素耐药性和毒力的影响

a 在512 μg/mL头孢噻肟中进行抗生素交叉保护试验。A + K分别表示AB6870155和KP6870155共培养物，比例为30:70。麦康基琼脂平板插图显示KP（KP6870155）菌落因肺炎克雷伯菌β半乳糖苷酶活性而呈红色；AB （AB6870155）缺乏这种酶，呈现白色菌落。 b 光密度（OD600）测定肺炎克雷伯菌KP6870155在头孢噻肟（+ CEF）和头孢噻肟+舒巴坦（+ CEF:SUL 2:1）中的生长情况。“仅KP”表示在不与鲍曼不动杆菌AB6870155共享介质的井中生长的肺炎克雷伯菌KP6870155，而“KP（+ AB insert）”表示通过Millicell悬挂插入与AB6870155物理分离并能够共享介质的KP6870155（n = 3）。数据以平均值+ /−SEM表示。采用配对Student 's t检验（双尾），其中*表示p <0.05(p =0.03), ns（不显著）表p > 0.05。 c Kaplan-Meier曲线，单注射AB6870155（AB）和KP6870155（KP）以及以1:1的比例共注射（a + K），p值基于log-rank检验；PBS组只有100%存活率（与AB曲线重叠）。d利用BioRender和ChemDraw（v22.0.0）软件绘制鲍曼不动杆菌AB6870155和肺炎克雷伯菌KP6870155相互作用示意图。

DOI号：10.1038/s41467-023-36252-2.

原文链接：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9911699/