Nature microbiology | 细菌代谢状态比生长速率更准确地预测抗生素致死率
推荐：江舜尧
编译：Ares
编辑：十九
文章摘要
研究背景：过去的研究已经分别证实细菌的生长速度或代谢状态影响抗生素的疗效。然而，事实上，这两者是相互关联的，因为细菌生长本身就会给新陈代谢带来负担，因此，确定单个因素在细菌生存中地贡献很有挑战性。细菌生长速度更快往往能提高抗生素功效，然而，代谢在这一关系中所起的作用尚未得到很好的解释。因此，人们对生长和新陈代谢之间的相互依赖关系及其对抗生素疗效的影响缺乏清晰的认识。
方法：使用代谢和生长耦合与解耦培养条件下培养细菌，在不同培养条件下平行测量细菌生长和代谢指数，然后对相关数据进行代谢网络数学建模，以确定它们对抗生素致死率的相对贡献。
结果：当生长和新陈代谢相耦合时，生长速度和代谢状态同样决定细菌在抗生素存在时的存活率。然而，当生长和代谢解耦时，只有代谢状态仍然与存活率相关，而生长速率与 存活率无关。这表明代谢状态比生长速率更好地预测细菌存活率。当使用9种抗生素进行了重复这些实验时，代谢状态仍然与高ATP时的存活率成反比关系。并且，存活率完全独立于所有这些条件下细菌的增长率。因此，细菌代谢状态能够更真实的预测抗生素的抗菌效果。
结论：本研究认为，当细菌生长和新陈代谢解耦时，抗生素致死率取决于治疗时的细菌代谢状态，而不是生长速度。他们进一步揭示了一个细菌关键的代谢阈值，低于该门槛，抗生素致死率可以忽略不计。
文章中重要图片说明
图1 | 细菌的代谢解耦生长。
图2 | 代谢状态与耦合和解耦条件下的抗生素致死率相关。
图3 | 抗生素致死率取决于在更宽泛的参数空间中指数生长期间的细胞代谢状态。
图4 | 代谢依赖的致死率和一般性阈值。
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