2024年10月23日，同济大学附属上海市肺科医院周英团队在《International Journal of Antimicrobial Agents》（IF=4.9）上发表了文章中揭示了肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）通过LuxS/AI-2群体感应（Quorum Sensing, QS）系统调控高耐药性质粒（如IncFII、IncX3和IncX4型）的接合转移，加速耐药基因传播。该研究为阻断细菌耐药性扩散提供了潜在干预策略。

肺炎克雷伯菌是临床常见的多重耐药病原体，其携带的IncFII和IncX型质粒可介导碳青霉烯类、黏菌素等关键抗生素的耐药性。质粒接合转移是耐药基因水平传播的核心机制，但此前对调控这一过程的信号分子机制知之甚少。群体感应系统作为细菌密度依赖的“通信网络”，可能通过激活接合相关基因表达影响质粒传播。

在此项研究中，研究团队发现高菌群密度促进质粒接合，他们通过调整供体/受体细菌比例（D/R）得出，在高密度供体环境下，IncFII、IncX3和IncX4质粒的接合转移频率显著提升（最高增加100倍），且接合相关基因（如松弛酶、T4CP等）表达同步上调。此外研究人员发现LuxS基因缺失导致AI-2信号合成受阻，质粒接合效率降低约10倍；LsrR（转录抑制因子）缺失则解除对接合基因的抑制，接合效率提升5倍以上。通过此项研究后续研究者们可以针对AI-2/LsrR通路的抑制剂（如群体感应淬灭剂）或可成为遏制耐药质粒传播的新工具。

图1  A. 供体和受体混合的示意图。将不同浓度的供体（D）和受体（R）混合，在时间零处达到 1：2 、0.1：2 和 0.01：2 的D/R 比值。B. （i-iii）。不同供体密度的 IncFII（i）、IncX3（ii）和 IncX4（iii）质粒的偶联频率。空心圆圈表示在所选琼脂中没有获得有效的偶联物。高供体密度会显著刺激偶联。（iv-v）。供体密度会影响诱导后 AI-2 QS 系统 （iv） 和偶联纵子 （v）的表达水平。

图2 LuxS/AI-2 QS 系统对肺炎克雷伯菌的结合频率有促进作用。A. 肺炎克雷伯菌中 LuxS/AI-2 QS 系统的范例。B. IncFII、IncX3 和 IncX4 质粒从肺炎克雷伯菌1678到大肠杆菌DH5a-apr的偶联过程示意图。C. 肺炎克雷伯菌 1678和LuxS/LsrR缺陷菌株的结合频率。

图3 LuxS/LsrR系统通过转录刺激偶联纵子的表达。A. （i）偶联过程示意图。B. 共轭基因药物松弛体和T4CP的转录表达。C. 肺炎克雷伯菌1678和LsrR缺陷菌株中介导的 IncFII、IncX3和IncX4质粒松弛体的基因启动子活性。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2024.107361

DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2024.107361.