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抗生素的大规模及不合理使用加速了全球性的抗生素耐药危机(Crisis of antibiotic resistance)。然而单细菌和细菌群体的耐药性研究并不能解决不断出现的抗生素治疗失效问题。从宿主细胞,抗生素和病原菌三者相互作用的角度研究抗生素耐受性(Antibiotic tolerance)的产生可以为抗生素耐药性的研究带来新的策略。经过长期的临床实践也表明抗生素耐受性的产生先于耐药性并且促进了耐药性的进化。因此,本论文深入研究了一种宿主细胞介导的抗生素耐受性(Cell-associated antibiotic tolerance)的发生机制。本研究首先表征了细胞外细菌包括蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus NVH0075/95),粪肠球菌(Enterococcus faecalis ATCC29212),金黄色葡萄球菌(Stphylococcus aureusATCC29213),猪链球菌(Streptococcus suis CQ2B50),大肠杆菌(Escherichia coli ATCC25922),肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae1202),绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa PAO1)和副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus ATCC17892)可以在体内体外的感染模型中定殖,包括小鼠感染模型的肠道上皮细胞中定殖,以及两种原代上皮细胞和四种上皮细胞系。通过比较细胞外和细胞内的MIC的变化发现,这些入侵细菌(Invasive bacteria)依赖于细胞提供的保护而耐受所有类别的抗生素,从而导致细胞介导的抗生素耐受性的形成。其次,细菌的毒力因子(Virulence factors),包括蜡样芽孢杆菌的非溶血性肠毒素(Non-haemolysis enterotoxin,Nhe)和磷脂酶 C(Phospholipase C,PLC)以及金黄色葡萄球菌 α 溶血素(α-toxin,AT)通过激活细胞应答(Cellular response)来加剧抗生素耐受性的产生。而阻断毒力因子(Nhe)诱导的Fas和ASK1信号通路可以在时间上控制细菌的入侵,从而减弱细胞介导的抗生素耐受性。最后,不适当的抗生素的使用通常会导致亚抑菌浓度的抗生素(subinhibitory concentrations of antibiotics)的累积。我们的结果表明这些低浓度的抗生素一方面通过使细菌进入营养限制的细胞内而增加细菌毒力因子分泌从而促进耐受性形成,另一方面则通过诱导上皮细胞的自噬阻滞(Autophagy arrest)增强细胞内细菌的存活来进一步维持抗生素耐受性的形成。综上所述,本文阐明了宿主上皮细胞介导的细胞外细菌抗生素耐受性的产生机制。这种耐受细菌以“特洛伊木马”的形式和明确的分工合作(division of labor,DOL)来抵抗抗生素治疗。一方面,与那些经过基因修饰的复杂的耐药细菌相比,细菌可以利用隐藏于宿主细胞内的策略,为自身提供一种不需要遗传成本的经济方式来维持抵御抗生素的能力。另一方面,入侵细菌更易于在传播前穿透宿主防御系统的屏障。因此,研究细胞介导的抗生素耐受性对体内抗生素耐受性的理解和治疗病原菌体内持留具有一定的指导意义,进一步的为抗生素治疗策略提供可能的新研究方向。