摘要

抗生素耐藥性的傳播是巨大的，數百萬人因抗生素無效而死亡。這是由於在mdr結合質粒和染色體中產生了數百個mdr基因，如-內酰胺酶(blem, blaCTX-M, blaOXA和blaNDM1)，藥物乙酰轉移酶(aacC1, aacA1, cat)和磷酸轉移酶(aph4)。在其他機製中，tetA/C、acrAB和mexAB等藥物外排蛋白從細菌細胞質中清除藥物，增加藥物MIC，從而使四環素、鏈黴素、阿奇黴素、環丙沙星對致病菌的殺滅作用失效。我們在這裏調查了這種廣泛創作的原因耐多藥細菌的基因居住在腸道，為我們的身體合成20種維生素和複雜的生物分子。我們假設2x10¹²自20世紀40年代以來，由於高劑量的抗生素攝入，許多物種被殺死，給人類造成了嚴重的健康危害，現在益生菌雙歧杆菌和維生素b複合膠囊補充劑平衡了這種危害。該假說認為，腸道內細胞(TGFβ、IL-10、IL-22)和細菌(LPS、維生素、丁酸鹽)的分子信號協調維持了人與細菌之間的共生關係。維生素被轉化為人體細胞中>30000酶促反應每一步所需的維生素原(FADH2, NADH+， THFA，生物素，B12, TPP等)。因此，MDR細菌將是腸道的居民，有利於維生素的生物合成和免疫調節所需的正常人體代謝體。事實上，mdr基因在質粒和染色體中大量產生，目標基因(rRNA, ponA, porB, gyrAB, parC)的進一步突變可能都是為了保護腸道菌群，使人類免於滅絕。因此，隨著時間的推移，所有細菌都將產生耐藥性，感染應通過異質植物抗生素、基因藥物、噬菌體療法和用於毒性藥物傳遞的DNA納米載體來控製。

關鍵字

AMR;抗生素無效;腸道微生物群;維生素的合成;基因重排;MDR基因

簡介

直到17世紀80年代馮·列文胡克通過顯微鏡觀察到微生物，以及19世紀50年代路易斯·巴斯德和羅伯特·科赫傑出的微生物學工作，微生物的存在才被描述出來。1926年，亞曆山大·弗萊明(Alexander Flaming)發現了抗生素的原理，但直到1943年，人們才大規模生產和供應青黴素藥物。第二次世界大戰後，很多人都服用了抗生素，在過去的60年裏，我們徹底根除了腸道菌群，以至於拯救你的靈魂通過人類和細菌的信號共同產生耐多藥基因的許多倍。令人難以置信的是，青黴素、鏈黴素、四環素、氯黴素、利福平、阿奇黴素、環丙沙星、頭孢噻肟、磺胺甲惡唑、甲氧苄啶都不能殺死細菌(圖1為抗生素結構)。這些細菌被稱為超級細菌，因為它們對至少三組不同的抗生素具有高度耐藥性。所有抗生素組都是不同的結構，它們的衍生物有時具有獨特的側鏈，產生更好的藥物，但這一切都是徒勞的，因為最終耐藥基因由於突變或新的異構體出現而被修改，比預期更容易破壞抗生素(圖2為許多多藥耐藥基因)。Selman Walksman博士的鏈黴素在20世紀50年代非常有效地清除了結核病，但現在在印度和國外，xdr -TB增加了許多倍。耐多藥分枝杆菌tuberculosisis抗藥性的今天strA/B, arr3, katG mdr基因和核糖體基因突變rpsL, rplC還有RRSpncA參與吡嗪酰胺抗性的基因[2,3]。

圖1:分化抗生素的結構，現在在超級細菌感染中是無用的[14]。

圖2:通過不同的機製對圖1中描述的破壞所有抗生素的分離多藥耐藥(mdr)基因進行分類。

結合質粒的長度預計為70-80kb (62kb F ' -質粒+ 5-15kb r質粒)，但現在許多重組產生了100-500kb質粒，長度為5-15耐多藥基因，>10-20 Tra結合基因和其他10-20個新基因的功能有待闡明[4]。當然我們會找到拓撲omerase III，帕拉,Uvr3,帕洛阿爾托研究中心轉座子和iselement (Tn3, IS-26)， ABC轉運蛋白和金屬抗性基因(terA/ B/C, CopA, MerB/C/X)在大多數MDR結合質粒中(圖3為超級細菌中原型大型MDR結合質粒結構)。在霍亂弧菌0139菌株中發現了一個150kb的IncA/C質粒pMRV150，對常用抗生素氨苄西林、四環素、慶大黴素和氯黴素均耐藥。IncC雜交165kb質粒變形杆菌在2017年被發現與15耐多藥其中包括最致命的blaNDM-1和blaCTX-M-65基因，這表明在抗生素暴露期間，人類腸道中促進了嚴重的重組[5-8]。

圖3:MDR結合質粒的結構。這種質粒存在於超級細菌中，包含10個mdr基因和20個接合基因，包括金屬抗性基因和許多參與基因轉移和重排的is -元件和轉座子。質粒登錄號:NC_018107b (353kb)、NC_022078 (317kb)、LN555650 (299kb)、KC543497 (501kb)、JN420336 (267kb)、CP007558 (272kb)、CP011634 (227kb)和FJ628167 (151kb)。Un為未知基因，Tra為結合基因。

製藥工業總是在生產現有藥物的更好的衍生物，比如苄青黴素。因此，在20世紀60年代研製了氨苄西林和阿莫西林半合成藥物，以克服青黴素酶(amp基因)的作用大腸杆菌克隆質粒pBR322，並於1965年測序)[2]。然而，blemat -1(蛋白id。AAB59737)和blaSHV(蛋白id;AAD37412)酶滅活氨苄西林。因此，苯唑西林衍生物被製備出來，但很快blaOXA-1酶(蛋白id: AFG30109)被開發出來，可以破壞苯唑西林和氨苄西林，但d類高級-內酰胺酶衍生物，如OXA-23, OXA-48更有效，大多數-內酰胺被滅活。同樣，blaCTX-M(蛋白id: ABN09669)能有效水解頭孢菌素的所有衍生物，包括頭孢西丁、頭孢替坦、頭孢曲鬆和頭孢噻肟。2009年，blaNDM-1 -內酰胺酶(蛋白id: AGC54622)被發現於大腸杆菌而且肺炎克雷伯菌質粒。這種酶水解有效的碳青黴烯類藥物，如亞胺培南、多利培南，包括頭孢噻肟和氨苄西林藥物(見圖4，青黴素酶、頭孢菌素酶和碳青黴烯酶的逐漸發現)[9]。

圖4:β-內酰胺和β-內酰胺酶的發現。這表明抗生素對腸道菌群的任何傷害都將在腸道細菌中產生耐藥性並合成新的mdr基因。檢測到約20種不同的β-內酰胺酶，有幾千個突變。似乎bla基因也是獲得的增強-抑製因子，bla基因現在被β-內酰胺誘導。因此，使用更多的抗生素意味著更多的-內酰胺酶合成增加MIC和可能的健康風險[4]。

海洋、河流和雨水中的大多數細菌不僅對β -乳酸內酯具有耐藥性，而且對四環素、鏈黴素、萬古黴素、阿奇黴素等多種抗生素也具有耐藥性(見圖5)[10,11]。然而，對四環素耐藥的決定因子也是許多倍的:(a) MFS藥物外排型酶;tetA(蛋白id: CAA53389)， tetC(蛋白id: AGL61405) (b)誘導核糖體保護的tetM、tetO、tetS等四環素結合蛋白和(c)在O₂和NADPH[2]。我們對位於排水溝、街道雨水、迪加海水(孟加拉灣)和最重要的恒河水中的加爾各答環境超級細菌進行了特征分析，這些細菌都對氨苄西林、阿莫西林以及慶大黴素、鏈黴素和環丙沙星具有耐藥性[11,12]。由於亞胺培南、萬古黴素、阿米卡星、粘菌素、頭孢曲鬆、洛氧氟沙星、阿奇黴素耐藥品種較多，有助於我們進行不同的思考(見圖5和表1)耐多藥基因異構體在遺傳標簽和藥物敏感性顯示模糊和難以置信的壓力可能產生在體內耐多藥含有蛋白質初級氨基酸序列所有可能組合的基因(見表1)[4,13,14]。在此，我們討論了抗生素空白的原因，抗生素的過度使用造成了抗生素黑暗時代。我們已經確定了奇怪的是，我們錯誤地認為殺死了所有幫助我們生存的腸道共生細菌，現在我們需要替代抗生素來更好地治療耐多藥細菌感染。

圖5:(A-B)使用HI-Media抗生素紙進行多藥耐藥試驗;(C) β -內酰胺酶裂解β -內酰胺的機理;(E) CAT基因分析，證明氯黴素乙酰化和blem和blaKPC酶的(E- f)晶體結構[4,14]。

來自加爾各答的分離和鑒定的耐多藥細菌的抗生素圖譜
細菌/來源	加入不	主要耐藥模式
大腸杆菌KC-1 mdr(恒河)	KU898253	甲氧西林、四環素、鏈黴素、環丙沙星、新諾明、洛氧氟沙星、萬古黴素、 阿米卡星,Linezolid
大腸杆菌加爾各答KR-1_mdr(雨)	KY769883	甲氧西林、頭孢噻肟、阿曲南、阿奇黴素、氯黴素、四環素、萬古黴素、阿米卡星、鏈黴素、複方新諾明
假單胞菌aeguginosaDB-1 mdr(加爾各答街)	KY769875	甲氧西林，頭孢噻肟，頭孢三惡烷，阿奇黴素，氯黴素，萬古黴素
大腸杆菌KC-2_mdr(加爾各答街)	KY769878	甲氧西林，四環素，阿米卡星，萬古黴素，複方新諾明，鏈黴素，阿奇黴素
大腸杆菌KT-1_mdr(加爾各答街)	KY769881	甲氧西林、頭孢噻肟、四環素、環丙沙星、氯黴素、阿奇黴素、慶大黴素、 萬古黴素、阿米卡星、Linezolid
大腸杆菌KT-2_mdr(恒河河)	KY769882	Lomofloxacin Metthicillin,萬古黴素, 複方磺胺甲惡唑、阿奇黴素、阿米卡星
Phenalkaligenessp. KG-1_ mdr(恒河)	KY769879	新黴素，慶大黴素，阿奇黴素，環丙沙星，多粘菌素，萬古黴素
Stenotrophomonassp. KGB- 1_mdr(恒河)	KY769880	甲氧西林，阿奇黴素，四環素，鏈黴素，複方新諾明，萬古黴素
大腸杆菌KTB-1_mdr(加爾各答街)	KY769877	甲氧西林，四環素，複方新諾明，新黴素，鏈黴素，阿奇黴素
銅綠假單胞菌 DG-2_mdr (Digha海)	KY769876	頭孢噻肟，環丙沙星，四環素，鏈黴素，複方新諾明，新黴素

表1:抗生素圖譜和16S rRNA測序確定耐藥細菌屬和種。rRNA基因存入NCBI GenBank[30]。所有細菌對氨苄西林耐藥，但對亞胺培南敏感。10 ml恒河水和迪加海水中檢出亞胺培南耐藥菌，而雨水[2]中無耐藥菌。

方法

多藥耐藥細菌的分離

在Babughat (Kolkata 700001)、Howrah ghat站(Howrah 711101)和南加爾各答(Kolkata 700032)收集恒河水。將100μl的水塗在LB-1.5%的平板上，在含有四環素、氯黴素、氨苄西林、阿奇黴素、環丙沙星和鏈黴素的四種抗生素的單一或全部混合物中。在抗生素(氨苄西林)存在的情況下，采集單個菌落並進行生長。季風季節(6 - 7月)雨後的恒河、加爾各答街道和著名火車站的水在50 μ g/ml氨苄西林和4500-5500 cfu/ml水[12]的存在下產生了非常明顯的耐藥菌落。四環素和阿奇黴素分別在20 μ g/ml和50 μ g/ml時，cfu/ml水降低到5倍，氯黴素34 μ g/ml時，鏈黴素50 μ g/ml時，cfu/ml水降低到49倍。在-內酰胺酶抑製劑卵黃酸和舒巴坦的存在下，cfu/ ml進一步降低到約50 cfu/ ml水。同樣地，將四四環素、氨苄西林、氯黴素、鏈黴素三種抗生素混合使用隻產生10-20 cfu/ml的水。此外，僅在0.2-0.3 cfu/ml恒河水中發現了罕見的耐亞胺培南物種。結果表明，各地均有耐多藥細菌，其中30-40%耐氨苄西林和阿莫西林，1-2%為超級細菌(MDR但% XDR較低，未檢出PDR)。例如，亞胺培南耐藥菌株極低(~ 0.003%)。 According to law, MDR bacteria must be resistant to at least three different groups of antibiotics. So the percentage of MDR-bacteria that resistant to three drugs, ampicillin, streptomycin and tetracycline was also as low as only 0.2%. Then we have tested the pure rain water (collected on 4^th地板屋頂在500毫升燒杯裏放著50毫升的塑料管)，它的細菌數量也非常相似，表明它是街道、池塘和海洋細菌汙染的主要來源。這意味著，如果任何超級細菌通過風暴、潮汐、洪水或地震等物理災難從診所逃到環境中，那麼細菌孢子就可以通過風傳播到任何地方，並在下雨時掉落，影響大量人口。像加爾各答這樣的老城，汙水係統被破壞了，季風期間，城市到處都是洪水，導致指甲或皮膚感染。我們已經分離出一些革蘭氏陰性超級細菌(KA1、KR1、DG1、KC1、KT1和KG1，它們對至少三組不同的藥物(如氨苄西林、鏈黴素、頭孢噻肟、阿奇黴素、環丙沙星、四環素或氯黴素)具有耐藥性。命名方法如下:“K”表示來自加爾各答，KA1表示氨苄西林選1^聖然後mdr-selected;KR1表示雨源和mdr選擇，KC1表示1^聖選擇氯黴素，然後選擇多藥耐藥;KT1意味著1^聖四環素篩選再mdr篩選，KG1表示來自恒河水。耐多藥選擇通常意味著lb -瓊脂平板含有4種抗生素的混合物，濃度為50-100µg/ml(氨苄西林、鏈黴素、環丙沙星、阿奇黴素)。比較了加爾各答露天排水溝、雨水和恒河的水源中的細菌計數，發現到處都是令人驚訝的高發生率(~ 40%)青黴素耐藥細菌。大多數細菌都是埃希氏杆菌屬杆和鞭毛蟲和假單胞菌電子顯微鏡顯示，也能形成圓形孢子。令人驚訝的是，KG-1、KT-1或KC-1菌株對CLSI標準[11]中的12種Hi-Media抗生素條均耐藥。

基因組DNA的製備

在LB培養基(10gm NaCl+10gm Bactotryptone+5gm酵母提取物/L水，P^H7.4)當氨苄西林100µg/ml或四環素40µg/ml時。以5000 rpm的速度成球，將球溶解在TE緩衝液中，在0.1% SDS和20µg/ml蛋白酶k中孵育過夜。然後用氯仿:異戊醇(24:1)提取，用2體積的99%乙醇沉澱。將基因組DNA溶解在TE緩衝液中，用無DNA酶RNase A(1µl, 20mg/ml)處理15分鍾，在37^ºC，用苯酚:氯仿:異戊醇(25:24:1)提取，DNA用1/9體積的3M醋酸鈉沉澱^H5.2和2體積乙醇。

質粒DNA的製備

質粒DNA用堿解法從過夜培養中分離。簡單地說，向細菌顆粒添加100溶液並混合。然後加入200µl的冷溶液- ii製成透明溶液，再加入150µl的冷溶液- iii混合均勻。10分鍾後，用10000rpm離心10分鍾去除含有巨大白色染色體dna -細胞碎片沉澱物的溶液。然後加入1ml 99%乙醇，以10000轉/分鍾的轉速離心10分鍾^ºC.將四種製備的質粒DNA結合，按上述方法用Rnase A處理去除trna，最後將質粒DNA溶解於50µl TE緩衝液中，-20保存^ºC. 0.8%瓊脂糖凝膠電泳，在1x TAE緩衝液中，50V, 4-6小時，用0.5µg/ml溴化乙錠和紫外照明[11]染色後，觀察質粒dna。

引物用於檢測-內酰胺酶和藥物外排基因
的名字	引物序列	Tm	大小
P27F	5 ' -aga GTT tga TCC gaa CGC t-3 '	62ºC	1.4 kb
P1392R	5 ' -tac GGC tac CTT GTT acg act tca-3 '	65ºC
cmrF	5 ' -ttc GTT agt CTG CCG TTG ct-3 '	56ºC	323個基點
cmrR	5 ' -atc GCT GGC aaa cag GGT ta-3 '	57ºC
blaVIM-F	5 ' -cag att GCC gat GGT GTT ggg -3 '	57ºC	519個基點
blaVIM-R	5 ' -agg TGG GCC att cag cca ga-3 '	61ºC
tetF	5 ' -ctt CGC tac TTG gag cca ct-3 '	57ºC	910個基點
tetR	5 ' -gca gac aag gta tag GGC gg-3 '	57ºC
acrAB-F	5 ' -atg CTC tca GGC agc tta gc -3 '	59ºC	.1kb
acrAB-R	5 ' -tgt cac cag cca CTT atc gc -3 '	59ºC

1.4 kb rRNA DNA由序列特異性正向引物5 ' -AGA GTT TGA TCC GAA CGC T-3 '和反向引物5 ' -TAC GGC TAC CTT GTT ACG ACT TCA CCC C-3 '用Taq DNA聚合酶擴增。PCR反應產物含有(30µl) 50ng基因組DNA, 0.25mM dXTPs, 2mM MgCl₂Taq聚合酶1個單位，擴增周期為35次，擴增周期為94次^ºC / 30秒,52歲^ºC / 45秒,72年^ºC / 2分鍾。從凝膠中取出1.4 kb條帶，20- 50ng DNA用於二脫氧彩色鏈終止反應，由Xcelris Labs Limited和SciGenom Labs進行DNA測序。

BLAST搜索和GenBank提交

用BLAST (www.ncbi.nlm.nih.gov/blast)對正向引物和反向引物得到的序列進行比對和同源性檢測。鑒定該菌屬和部分種，存入GenBank並獲得登錄號(KY769875- KY769883)。這些論文和評論是通過Pubmed (www。ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)和單個DNA/蛋白質序列(質粒、基因組和酶)通過核苷酸/蛋白質搜索(www.ncbi.nlm.nih.gov/nucore//nucleotide//protein)獲得。個人耐多藥對基因進行排序，進行seq-2 DNA分析，檢測染色體和質粒位置。然後搜索個體登錄號，尋找質粒和染色體的DNA序列，檢查ATG和TAA密碼子[2,14]。

結果與討論

我們在20世紀40年代證實，我們得到了神奇的子彈“抗生素”，我們可以抵禦一戰後和二戰後的瘋狂，用弗萊明和Walksman的神奇子彈“青黴素和鏈黴素”清除體內的細菌。2017年，我們證實，所有抗生素都是通過發出信號製造，在我們的身體中製造問題耐多藥基因高，所以重複劑量的抗生素不能殺死我們腸道中的所有菌群。細菌似乎很高興地重新排列了自己的DNA，製造了100個耐多藥質粒和整合子中的基因現在已經與F ' -質粒重組，形成可捐獻的超級結合MDR質粒耐多藥基因容易破壞所有細菌。因此，從我們體內分離出的95%的細菌現在對氨苄西林和四環素具有耐藥性[11,12]。

表1顯示了從加爾各答水資源分離出的多藥耐藥細菌的抗生素敏感性，耐藥現象非常嚴重。科學家預測耐多藥在1928年發現抗生素之前，由於細菌和真菌之間的競爭，基因可能存在於細菌中。我們假設這些基因與現代人非常相似amp, tet, neo, blaNDM-1, blaOXA-23, blaCTX-M-1, aacA4(蛋白質id: AEZ05102),aacC2(蛋白質id: AAA21890),aphA2(蛋白id: CAA25854, AAA85506)，aadA1(AAK13440),加勒比海盜,sul1 mcr-1(蛋白質id: ARD68168),catB3(蛋白id: AAD20921)等基因，這些基因是由於人類和動物過度接觸抗生素以及這些藥物在工業、農業用地和人類排泄物中的汙染而產生的(圖6)[3-5]。問題來了，如果人類的發展需要細菌是已知的，那麼為什麼醫生允許使用激烈的抗生素來清除腸道微生物群?當然，致病菌應該用抗生素消滅，但益生菌應該在每次接觸抗生素後立即服用。現在>40%海水和河水大腸杆菌95%的>臨床分離株對自1943年以來使用的特靈藥氨苄西林和阿莫西林具有耐藥性[16-18]。為什麼科學家們不試著了解，細菌會產生20種維生素和許多複雜的生物分子，沒有它們我們一分鍾都活不下去，因為糖酵解、TCA循環、ATP生成以及DNA、RNA、蛋白質和脂類代謝都需要輔酶[19-21]。維生素b和維生素a複合物被批準用於治療，但很少有人知道它，醫生也不太熱衷於向患者傳達有關它的信息，尤其是在貧窮國家。最近，研究人員提出，減少抗生素的使用將降低耐藥細菌的傳播，g20抗微生物藥物耐藥性行動計劃道出了事實。此外，美國人類微生物組計劃(HMP)、歐洲人類腸道宏基因組學(MetaHIT)和其他一些高質量的研究表明，正常腸道菌群(>35000種)對健康有益(圖6)。這些微生物表達許多水解酶、糖基轉移酶和多糖裂解酶，如叫多形擬杆菌據報道，約260個水解酶甚至不存在於23對人類染色體[22]中。類似的還有其他微生物擬杆菌門，薔薇菌門，雙歧杆菌門，fecalibacterium門而且Enterobacterium參與碳水化合物代謝，產生丁酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽營養物質，這些營養物質參與向腸細胞傳遞分子信號(圖7)[23]。其他研究表明，草酸可以通過Oxalobacter formigenes而且乳酸菌預防腎結石的物種。腸大腸杆菌而且擬杆菌intestinalis具有調節膽汁酸轉化為脫氧膽酸和石果酸的作用[22,23]。同樣，致病菌喜歡幽門螺杆菌,弧菌、沙門氏菌在胃裏,腸球菌，脆弱擬杆菌在魯米那,梭狀芽胞杆菌，普雷沃氏杆菌。而且Akkermansia muciniphila在生物轉化、維生素生物合成和免疫調節中非常重要(圖7和8)[13]。然而,角色的幽門螺杆菌pyroli而且銅綠假單胞菌在人們的頭腦中，首先和最後一件事是服用足夠的抗生素來清除看不見的胃和腸道細菌(圖6)。微生物培養組學等技術有助於檢測和分離之前未培養的腸道細菌，對數百種抗生素和噬菌體進行分型，這可能再次促進MDR的產生，並創造新的基因[14]。腸道菌群的數量隨著年齡的不同而有很大的差異，但大多數細菌可以在3歲以內發現，這種多樣性的細菌數量的變化會導致嚴重的健康危害，如肥胖、癌症、糖尿病和其他疾病(圖6)。自20世紀40年代以來，抗生素的使用對這些菌群的快速和反複破壞導致了LPS和維生素合成的嚴重交流缺口。現在越來越多的新基因將出現在質粒中(每個100-500kb的MDR結合質粒攜帶約20個未知基因)，因為所有研究人員都可以以較低的成本使用Illumina(聖地亞哥)、Roche 454焦焦測序、固體係統(Applied Biosystems)和離子平台(Life Technologies)等HTS技術等快速DNA測序方法[24,25]。毫無疑問，NCBI數據庫和BLAST搜索技術的免費成本現在促進了發展中國家的每一所大學和研究機構的細菌基因組測序(表2質粒登錄數)。我們也知道沒有Amp, neo cat, aac, pac基因沒有載體可以被設計出來，同樣的，幾千個載體每天被使用，大量的抗生素被用於重組細菌的選擇。因此，氨苄西林、鏈黴素、氯黴素、新黴素和四環素等幾十年的使用大大增加了進入環境的藥物濃度。批評者認為這種細菌(大腸杆菌DH5 α)存在基因突變，不能結合和重組[11-13]。我的觀點是，科學發展有利於工業和商業，使發達國家受益，但貧窮國家必須麵臨缺乏基礎設施和足夠資金來克服衛生問題的問題[2]。我們主張在地球上的每個角落停止分子生物學和重組技術，也許在每個大國，如美國、加拿大、德國、印度、中國、巴西等，一個好的中心就足夠了，這將減少抗生素的使用和人工基因重組。g20國家最近(2017年7月)在德國采取了類似但不完全相同的行動，我們需要更嚴格的一個國家平台，減少在研究中不必要地使用有毒化學品[26]。農藥、塗料、洗滌劑應該是生物兼容和用戶友好的，因為我們看到貧窮的農民在農田裏重複使用農藥，希望有好收成，現在也在使用生物肥料(細菌)，因為由於高劑量的抗生素和殺蟲劑，農田裏所有固氮細菌都死了。換句話說，讓地球免受化學毒性[27]。否則，耐多藥細菌的恐怖將會增加，到2050年每個國家都會有數百萬人因此死亡!我驚訝地看到加爾各答(印度西孟加拉邦)的恒河河水被耐多藥耐藥性細菌汙染，耐多藥耐藥性細菌對最常見的抗生素，包括最致命的藥物，如亞胺培南、阿米卡星、利奈唑胺、洛氧氟沙星、萬古黴素、頭孢噻肟、甲氧西林和頭孢三氧烷。多藥耐藥細菌存在於空氣塵埃顆粒中，因此可以在有風的任何地方傳播，在下雨的任何地方降落。已在許多無症狀的動物和人身上檢測到耐多藥細菌，但未檢測到損傷。

圖6:腸道菌群(2x10¹²)．這類細菌是合成維生素所必需的，許多代謝產物觸發IL6、IL22、IL26和LPS的產生，向大腦發送信號，在腸道細胞和細菌之間進行免疫調節。研究表明，細菌種群的不平衡可能促進現代疾病的流行，如癌症、孤獨症、糖尿病和心血管疾病。慢性炎症導致組織破壞和並發症。慢性低度炎症與肥胖和代謝功能障礙(胰島素抵抗)有關。LPS水平升高可刺激eCB1受體，激活內源性大麻素，促進脂肪生成[19]。

圖7:腸道細菌與腸道細胞共生產生炎症細胞因子。免疫調節素、維生素和SCFAs調節腸細胞產生促炎細胞因子(IL-6、IL-10、TGFβ、IL-23、IFN-γ)和抗炎細胞因子(IL-10、TNF、IL-12、IL-17)。我們的假設表明，巨噬細胞和樹突狀細胞也會釋放這種細胞因子，誘導細菌的分子變化，產生基因重排和mdr基因生成，以拯救腸道菌群[20,21]。

圖8:腸道細菌的適應性免疫調節。菌群主要通過產生病原體相關分子模式(PAMPs)和代謝副產物來調節腸道免疫反應。菌群刺激導致B細胞切換到IgA，調節性T細胞誘導，T細胞分化到Th17。細菌及其產物的易位、免疫激活和促炎細胞因子的產生可能導致抗生素誘導應激下腸道細菌的基因重排產生mdr基因[22,23]。

細菌結合大質粒中的多藥耐藥基因
加入數量	大小(kb)	發現了β -內酰胺酶、藥物轉運酶、金屬耐藥酶和抗生素滅活酶	基因庫的一年	MDR病原體
NC_018107	353	aac3 ' -IId, aph2 '， terA/C/F, Sul1, ANT3 " -Ia, dhfr, blaCTX-M-3, aacA4, blaSHV-12, aph3 "， blaTEM	2017	k . oxytoca
NC_022078	317	MFS, merBC, cat, sul1, aac3 '， cmr, tetA, tetG, ABC, blaKPC, blaCTX-M-24, blaVEB-3, aph3 ' -Ia, copB/C	2017	k .肺炎
LN555650	299	terA/C/F/W/Y, blaAmpC, sul1, arsB, silA, strA, dhfr, catA1, blaac -1, aadA1, aacA4, blaVIM-1	2015	美國血清
KM877269	249	aad, floR, hph, aac6 ' /3 '， blaOXA-1, catB, arr3, sul1	2015	美國血清
CP011634	227	blaOXA, aad, blaTEM, merC, aad, sul1, aac, blaTEM	2015	k . oxytoca
HG530658	223	terW, blaACC-1, strA, aadA2, aac3 '， rcnA, pcoS	2015	大腸杆菌
LN850163	167	MFS, AAA tetA, cat, blaTEM, macAB, blaCTXm	2015	大腸杆菌
KT185451	151	檢測/ CTXm SHV12 / KPC merD blaNDM1	2015	k .肺炎
KF705205	134	hph, strA, aac(3 ')-IV, tetA, blemat -1	2015	美國血清
KP893385	137	blactx65, blaKPC-2, blaSHV-12, blemat -1b	2015	k .肺炎
KC543497	501	Ter2, blaOXA-10, MFS, blaTEM8, ble, catB8, aac	2014	P。綠膿杆菌
NC_012690	148	弗洛R， tetA, strB, sul2, blaAmpC, sul1, aph, blaTEM1，	2014	大腸杆菌
HG941719	135	blaTEM1， aadA5, mphA, blaCTX, blaOXA， aac6, sulI, tetA	2014	大腸杆菌
NC_020087	133	aphA, hph, tetA, blaLAP2， dhfrXII, ble, qnrS1	2014	k .肺炎
NC_019375	180	blaVIM, aacA7, dhfr, ANT3 '， SHV-5, sul1, aph3 '	2014	P。stuartii
NC_022522	168	blaCTX-M25, aacA4*， strB, strA, aadB, blaOXA21	2014	美國血清
NC_019121	166	sul2, tetA, floR， TniB, mcp, hygB, aph	2014	美國血清
CP007558	272	blabpc, ABC, sul1, blabem, aad, ble	2014	C。freundii
AP012055	250	blaNDM, ccdA, ccdB, aadA2, catA1, qacA1 1	2013	k .肺炎
AP012056	141	Aac3/6, catB4, tetA, sul2, blaOXO/CTX/TEM, strB A /	2013	k .肺炎

表2:多種致病菌多藥耐藥結合質粒中多藥耐藥基因的定位。GenBank檢索顯示，在單個大質粒中有高達5-15個mdr基因，這表明選擇性壓壓器是如何安裝在細菌中產生mdr基因並在單個質粒中積累的。我們之前的數據確定了MDR細菌[12]中存在大質粒和小質粒。Bla基因裂解青黴素類藥物，aac和aph基因分別對藥物進行乙酰化和磷酸化，而藥物轉運蛋白如tet、mcr、macAB、mexAB (MFS、RND)則將藥物從細菌細胞質中踢出。這種複合質粒是在高劑量抗生素對腸道菌群進行治療時，由於缺乏維生素而導致腸道細胞急性應激狀態下產生的[2,12]。

因此我們得出結論:(i)青黴素、頭孢菌素和碳青黴烯類藥物是高度根除的腸道菌群，因此產生了各種耐藥-內酰胺酶異構體;四環素、鏈黴素和磺胺甲惡唑的使用非常普遍，而且情況類似tetA、tetB tetC而且tetM以及箍/ B而且南1/2/3基因在質粒和染色體中非常頻繁(表2);(iii)乙酰/磷/腺苷酰基轉移酶(Cat, aac, aad, aph基因)由於過度暴露於氯黴素、氨基糖苷類(紅黴素和阿奇黴素)和氟喹諾酮類(環丙沙星)，質粒中也經常出現;(vi)許多藥物外排基因在質粒和細菌染色體中積累、突變和激活(表3);(v)因此，任何過度使用的藥物都會在人類和動物中產生耐藥(如NDM-1、Mcr-1基因)，因為基因重排的傳感機製和耐多藥基因生成受到保護，不受細菌和宿主(人類和動物)的影響，沒有它們兩者都將滅絕。

多藥耐藥基因的染色體擴展和定位
細菌的名稱	染色體acc。不。/尺寸(bp)	mdr基因/ %相似	在細菌染色體中的位置/大小(bp)	沒有副本。
大腸杆菌BW25113	CP009273/4631469	acrAB/100% envCD /100% cmr/ 99%	476132 - 482170 / 6038 3400624 3411591 k / 11 878844 - 880412/1568	一個 三個 一個
肺炎克雷伯菌	NC_021232/5270770	emrD acrAB / 99% / 82%	29052 - 30607/955 4323257——4328383/5127	一個 兩個
Stenotrophomonas maltophilia(MDR)	AM743169/4851126	mexAB aph mexEF / 79% / 80% / 80%	4177460——4178947/1487 1879272——1880782/1510 2143348——2144475/1127	兩個 一個
大腸杆菌0103:H2(產生毒素)	NC_013353/5449314	acrAB cmr envCD / 98% / 100% / 100%	489265 - 495303/6038 4090536 968010 - 4094991/4455 969578/1568	一個 一個 一個
沙門氏菌血清	CP007557/4685859	acrAB emrD acrB / 74% / 82% / 84%	508579 - 514081/5507 3444035——3447110/3087 3874357——3875522/1165	兩個 一個
蘇雲金杆菌	NC_005957/5237682	PBP/ n.d. MFS, ABC	2101873——2103330/1457 留言。	一個 許多
鮑曼不動杆菌 TCDC-AB0715 (MDR)	CP002522/4138388	bla / 99% OXA-23 mexD / 66% aadA1 / A4/99%	2760564——2761566/1002 2169029——2169609/580 267616 - 266813/803等	一個 一個 三個
枯草芽孢杆菌	AP012496/4043042	基礎代謝率/ 99%	2326257——2327658/1401	一個
枸櫞酸杆菌屬spp。s - 77	NZ_DF830265	blaCMY-13/86%	212590 - 216842/4252	一個
金黃色葡萄球菌OCL, MRSA	CP000046/2934567	諾拉/ 94% Lactamase-B /留言。	775486 - 778125/2639 73402 - 74726/424	一個 一個
肺炎克雷伯菌	FO834906/5438894	acrAB acrB / 82% / 77%	1458887——1463969/5127 42401264240699/573	三個

表3:mdr基因的染色體擴散。GenBank全基因組搜索(www.ncbi.nlm.nih.gov/blast)表明，細菌染色體中存在許多mdr基因，以增加抗生素破壞的基因劑量，挽救腸道細菌。acrAB, mexAB, blaOXA-23, PBP2, mcr, blaCMY, norA, aph, bmr, aadA1是這裏顯示的少數mdr基因。

20國集團和世衛組織的行動計劃對於減少抗生素使用很重要，但應對耐多藥恐怖的其他行動可能也很重要[11,13]:(i)需要立即采取行動計劃，停止產生複雜的抗生素衍生物，這些衍生物會對細菌代謝造成更大壓力，而細菌代謝是新基因創造的催化劑;(二)必須強製使用維生素複合物，必須將合生素與抗生素聯合使用，以拯救人體細胞免於代謝體危機;(iii)直接輔酶如NADH, FADH2, THFA和PLP可以幫助患者，並將減少耐多藥基因生成和必須在每次抗生素治療期間提供給患者;(iv) 5-15耐多藥細菌耐多藥(5)大腸杆菌、亞油酸、對甲酚等由微生物組成的複雜生物分子將應用於患者的飲食中，並加快這方麵的研究，使人類能夠長久地存在於這個地球上。(6)植物抗生素與基因藥物(SiRNA、核酶、CASPER-CAS等)和藥物納米載體將是未來有效的治療選擇(圖9)。

圖9:控製超級細菌快速傳播的結合質粒和染色體中mdr基因繁殖的新策略。這種策略必須加以調整，因為抗生素的使用將持續一段時間，甚至會產生和傳播更多的耐多藥基因。

結論

由此得出的結論是，使用抗生素而不立即補充益生菌或維生素信號細菌產生耐多藥家庭腸道細菌中的基因將因此能夠繼續合成維生素和輔酶以及其他複雜的生物分子，在人類代謝體的每個點絕對需要[11,28]。然而，腸道細胞向細菌傳遞信號的性質還不清楚。需要積極的研究來了解這種信號，但抗生素的使用也必須受到監管。各方麵的研究都表明，耐藥菌在合成其的工業場所更為突出，許多河流中藥物的汙染情況令人震驚[29-31]。粘菌素是繼亞胺培南(2009年由於blaNDM-1的發現和傳播而丟失)之後的最後一種超級細菌藥物，但最近粘菌素因2016年發現Mcr-1基因而退出藥物體係，其傳播繼續[32]。此外，患者多劑量的藥物使用確實有助於產生耐多藥細菌，這表明人類腸道部位是細菌基因重排和耐多藥基因合成[11]的地方。事實上，整合酶、轉置酶、重組酶和許多is元素的基因劑量也增加了耐多藥質粒。噬菌體治療、基因藥物和納米藥物載體可能是對抗耐多藥恐怖[32]的替代方法。左旋咪唑、思妥昔單抗、強的鬆和β聚糖免疫調節劑已證明可通過抗體產生、t細胞激活和巨噬細胞[30]的吞噬和趨化作用增加誘導免疫係統清除耐多藥結核病的抑製。Jemson KC等人(2015)等披露了噬菌體在耐多藥感染治療中的快速應用[31- 36]。 Gene therapy using interleukin and cytokine genes in expression vectors with fullerenes or DNA-based nanocarriers are centre stage of development to cure MDR infections [37-39]. I hope MDR mechanisms caused very serious genetic effects in bacteria and huge funding must be allotted for basic research to understand the mdr gene creation and its spread into conjugative plasmid and chromosome.

確認

我感謝OAER的J. B. Medda博士的經濟支持和Bidyut Bondhopadhyay博士在研究期間的幫助。

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文章類型:研究文章

引用:多藥耐藥基因在質粒和染色體中被創造和傳播，以保持正常腸道菌群對高劑量抗生素的存活-一種假設。J Mol Med Clin app 2(1): doi http://dx.doi。org/10.16966/2575 - 0305.109

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出版的曆史:

收到日期:2017年10月14日

接受日期:2017年12月01

發表日期:2017年12月08