劉聰 馮佳妮 李瑋瑋 朱偉偉 薛云新 王岱 趙西林

(廈門大學公共衛(wèi)生學院分子疫苗學和分子診斷學國家重點實驗室，廈門 361102)

第二次世界大戰(zhàn)中青霉素的問世[1]，使得數(shù)以萬計的戰(zhàn)傷士兵免受傷口感染，抗菌素自此開始進入人們的視線。隨著大量抗菌素被發(fā)現(xiàn)，抗菌素時代的帷幕由此掀開。抗生素似乎成為了一個被稱為“魔術子彈”的萬能靈藥而被大量使用甚至濫用，由此引發(fā)的細菌耐藥越來越嚴重，多重耐藥菌乃至廣泛耐藥超級細菌的出現(xiàn)使得現(xiàn)代抗感染治療無藥可用。在臨床耐藥分離株中，常見的大腸埃希菌(Escherichia coli)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)及鮑曼不動桿菌(Acinetobacter baumannii)的比例大幅上升[2]。全世界的研究者試圖探明抗生素的殺菌機制，以找到對抗耐藥細菌的武器，然而抗生素殺菌機理的揭示遠比發(fā)現(xiàn)抗生素本身的時間要晚：2007年《Cell》刊發(fā)的一篇論著首次提出了經典抗生素普遍依靠活性氧(reactive oxygen species， ROS)來介導殺菌的觀點，該觀點過去十幾年里已獲得廣泛認可并在隨后的研究里不斷被證實[3]。

鑒于ROS對抗生素殺菌具有重要作用，越來越多的研究聚焦于如何使細菌產生更多的ROS來促進殺傷。本文主要綜述了細菌胞內代謝節(jié)點的擾動對中央碳代謝流量及下游ROS生成的影響，試圖從整體代謝的角度尋找潛在的抗生素靶標或增效佐劑。

1 抗生素介導的細菌死亡與胞內ROS的聯(lián)系

所有好氧生物都離不開氧氣，因為這些生物體內的有氧代謝都依賴O2參與來生成生命所需的能量以及各種代謝產物，但同時伴隨ROS產生。ROS主要包括過氧化氫(H2O2)、有機氫過氧化物(ROOH)、超氧陰離子自由基(O2·?)、羥自由基(·OH)等；ROS有多種來源，包括有氧呼吸中的電子傳遞鏈、過渡金屬離子及一些外界因素刺激(如電離輻射、化學氧化劑)，由此可見，ROS的產生難以避免[4]。ROS同時是一把雙刃劍，既可作為多效信號分子調節(jié)代謝網絡，也可能導致生理毒性，例如，ROS能靶向磷酸酶、直接影響激酶信號傳導[5]，還能氧化破壞蛋白質、脂質和DNA?？股氐臍⒕腔谶^量ROS對胞內各種生物大分子的損傷，抗生素引發(fā)細菌累積的胞內ROS、介導了細菌死亡的觀點目前已被廣泛認同[6-9]。在結核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)中，不同細胞亞群在抗生素作用下累積的胞內ROS水平具有異質性，從而具有不同的藥物敏感性：結核分枝桿菌會產生表型不同但遺傳一致的兩種亞群，分為短型菌(SC)和正常菌(NC)，通過密度梯度離心分離后，用異煙肼處理，結果表明NC亞群的胞內ROS(羥基自由基和超氧化物)水平明顯低于SC亞群，與此對應，NC亞群在藥物處理后的存活率明顯高于SC亞群；此外在藥物處理前將硫脲(ROS清除劑)添加至液體培養(yǎng)基，能夠抑制抗生素對細菌的殺傷作用[10](表1)。這些表明，抗生素介導產生的致死劑量ROS是殺菌的關鍵物質。

表1 調節(jié)抗生素功效的小分子及其干擾的代謝途徑Tab.1 Small molecules regulating antibiotic efficacy by interfering metabolic events

一項針對抗生素誘導后胞內代謝組的研究支持了上述觀點[11]。研究者采用3大類經典抗生素(諾氟沙星、卡那霉素及氨芐西林)，使用不會使細胞裂解但又足夠產生高度損傷的抗生素濃度，分別處理細胞30、60和90 min，然后用高效液相色譜/氣相色譜/電噴霧串聯(lián)質譜檢測胞內代謝物的變化，層次聚類分析3類抗生素共同引起的變量。結果發(fā)現(xiàn)，相較于未處理的細胞，經抗生素處理的細胞培養(yǎng)物，三羧酸循環(huán)中檸檬酸鹽和琥珀酸鹽的濃度明顯增加，NAD+及其合成前體的含量升高，4-氨基嘧啶并咪唑的濃度也增加，由此說明氧化磷酸化水平的上升及三羧酸循環(huán)的加強；另外，核苷酸濃度下降、黃嘌呤增加，可能意味著DNA受損的程度增加；谷胱甘肽池也發(fā)生了改變，還原型的濃度部分升高，氧化型的則顯著增加，說明胞內氧化應激呈現(xiàn)較高水平；并且，一些有毒代謝產物的濃度上升，包括被金屬攻擊產生羰基化的蛋白、Fenton反應產物參與情況下由脫氧核糖或亞油酸生成的丙二醛[12]、被ROS攻擊形成的8-氧代-7,8-二氫鳥嘌呤。綜上整個代謝組的數(shù)據(jù)可知，抗生素處理的細胞正在經受大量的ROS攻擊。

無獨有偶，洪宇植等[13]發(fā)現(xiàn)，如果在ROS累積到促使細胞死亡的濃度閾值前、尋找到合適時間窗口及時將ROS清除，可以使帶有原始靶標損傷的細胞避免死亡。研究者使用新鮮培養(yǎng)基將大腸埃希菌培養(yǎng)至對數(shù)前期，然后使用1×MIC(minimum inhibitory concentration)濃度的萘啶酸處理、誘導細菌產生胞內ROS，然后離心菌液，使用0.9%的生理鹽水重懸細胞，再次離心重懸，最后將洗去藥物的細胞分別鋪于LB瓊脂板和含有0.5×MIC聯(lián)吡啶(ROS清除劑)的LB瓊脂板，則后者瓊脂板上的細胞存活率提高了約30倍。由此可見，即便在移除了抗生素等原始致死壓力因子后，ROS介導的殺菌進程仍能持續(xù)進行；無論在抗生素治療中或在治療后，及時抑制ROS累積和清除過量ROS，都可能導致抗生素殺傷的失敗。

2 胞內的氧化應激系統(tǒng)

細菌胞內的氧化應激主要由OxyR和SoxRS兩個組分響應調控，前者響應來自過氧化氫的壓力，后者響應來自超氧陰離子自由基的壓力[14]，另外一般壓力調節(jié)響應因子RpoS及受其調控的下游相關蛋白也參與了氧化應激[15-16]。MqsR/MqsA毒素/抗毒素系統(tǒng)參與調控氧化應激時的RpoS水平，正常生理狀態(tài)下，MqsA結合至rpoS啟動子區(qū)域，抑制其表達；而在受到氧化壓力后，Lon蛋白酶會切割MqsA，使rpoS啟動轉錄，RpoS識別下游氧化應激蛋白的啟動子，招募RNA聚合酶，增強這些蛋白編碼基因的轉錄水平[14]。RpoS調控的主要氧化應激蛋白有Dps(DNA結合蛋白，可以氧化游離的亞鐵離子，生成水合三氧化二鐵，避免了Fenton反應的發(fā)生)，KatE(過氧化氫酶II，負責清除過氧化氫)，XthA(核酸外切酶III，可以修復過氧化氫誘導的DNA斷裂)和SodC(超氧化物歧化酶C，負責將超氧自由基轉化為過氧化氫和水)。

OxyR蛋白可呈現(xiàn)還原態(tài)和氧化態(tài)[17]，兩種狀態(tài)均能結合DNA，但還原態(tài)OxyR抑制靶基因轉錄，而氧化態(tài)則激活轉錄。在正常細胞生理狀態(tài)下，還原態(tài)OxyR結合于oxyR啟動子區(qū)域，抑制自身轉錄；當細胞處于氧化應激時，OxyR轉為氧化形式，激活oxyR轉錄，大量OxyR表達后被氧化，進而結合到下游氧化應激基因的啟動子區(qū)域，激活其轉錄。氧化態(tài)OxyR調控的主要氧化應激蛋白有KatG(過氧化氫酶Ⅰ，負責清除過氧化氫)和AhpC(烷基過氧化氫還原酶，負責清除過氧化氫)。

SoxRS系統(tǒng)主要由SoxR、SoxS及其下游蛋白組成[18]，在正常細胞生理狀態(tài)下，SoxR處于還原態(tài)、并與soxS啟動子結合，但無法激活該啟動子，soxS此時處于微弱表達狀態(tài)以應對正常代謝產生的低水平ROS。當ROS水平和正常代謝的穩(wěn)態(tài)被打破，SoxR作為超氧陰離子自由基的感受器，被激活成相應的氧化態(tài)，進而激活soxS轉錄，隨后大量表達的SoxS結合到受其調控的系列下游基因啟動子區(qū)域，包括Nfo(核酸內切酶IV，具有嘌呤/嘧啶AP位點內切活性)、SodA(超氧化物歧化酶A，能解毒超氧陰離子，減輕氧化損傷)和Zwf(6-磷酸葡萄糖脫氫酶，可以增強磷酸戊糖代謝通路，生成NADPH，逆轉胞內過度氧化狀態(tài))。

3 整體代謝與氧化還原穩(wěn)態(tài)

3.1 氧化磷酸化與氧化應激

ATP帶有高能磷酸鍵，水解時釋放能量，用以完成生物體的各種耗能過程，是生物活動最直接的能量來源[19]。ATP合成通常有兩種方式，一是底物水平磷酸化，化合物在分解過程中生成高能代謝物，由其將能量傳遞到ADP生成ATP；二是氧化磷酸化，化合物在分解過程中將能量轉移至還原性輔酶，輔酶則通過電子傳遞鏈把電子傳遞給氧，同時逐步釋放能量生成ATP。輔酶中的電子傳遞到氧的過程稱為氧化，ADP生成ATP的過程則稱為磷酸化，這兩個過程相互耦連，合稱為氧化磷酸化[20]?？股嘏c細菌胞內的靶標相互作用，刺激三羧酸循環(huán)產生更多NADH和FADH2，NADH和FADH2則會過度活化電子傳遞鏈，導致胞內生成過多的超氧陰離子，誘發(fā)產生超過胞內氧化應激體系所能承受的ROS水平，使ROS積累成為一種不可阻擋的級聯(lián)放大趨勢，最終氧化破壞胞內多種重要大分子(DNA、蛋白質、質膜)，致使細菌死亡[21]。

在牛分枝桿菌的研究顯示[22]，異煙肼處理細菌后，胞內ATP含量迅速上升，且與時間和藥物濃度正相關。ATP作為電子傳遞鏈狀態(tài)的生理指標，其含量異常上升提示細菌被抗生素處理后電子傳遞鏈處于過度活化狀態(tài)，胞內可能處于高度氧化應激水平，這種猜測通過特異探針檢測胞內ROS含量得以驗證，藥物處理后確實引發(fā)了細菌胞內ROS水平的迅速升高。如將異煙肼與靶向分枝桿菌電子傳遞鏈的藥物(Q203或苯達喹啉)聯(lián)合使用，則顯著削弱了異煙肼介導的ATP增強效應，最終抑制了該藥物的殺菌活性(表1)，從而說明異煙肼正是通過靶向細菌胞內氧化磷酸化的代謝途徑來介導殺菌效果。

例4.Shantou,then known as Swatow,was China’s third-largest port after Shanghai and Guangzhou and the port of departure of the Teochew diaspora...(China Daily,2018-05-23)(汕頭，廣州，潮州）

3.2 三羧酸循環(huán)與氧化應激支

三羧酸循環(huán)是需氧生物普遍存在的代謝途徑，是糖類、脂質、氨基酸的最終代謝途徑，同時也作為三者之間的樞紐將它們的代謝相互協(xié)同。一分子乙酰輔酶A完整歷經三羧酸循環(huán)后會產生三分子NADH、一分子ATP和一分子FADH2，其中NADH和FADH2會在電子傳遞鏈釋放ATP，因此有氧呼吸能夠產生更多的能量供生物體進行生命活動[23]。作為三大類物質的聯(lián)系樞紐，三羧酸循環(huán)的中間產物草酰乙酸可進入糖異生途徑，也可通過轉氨基作用生成氨基酸，此外乙酰輔酶A也能參與脂質生成，甚至核苷酸代謝也與三羧酸循環(huán)相關。電子傳遞鏈作為能量代謝的樞紐，其活躍程度也與三羧酸循環(huán)緊密相關[24-25]。由此可見，三羧酸循環(huán)碳通量的流向也決定了胞內氧化應激的狀態(tài)。

Collins等[3]研究發(fā)現(xiàn)，使用3大類抗生素(喹諾酮類、氨基糖苷類、β-內酰胺類)對大腸埃希菌進行藥物處理，胞內NAD+/NADH比值相比處理前大幅上升，說明NADH消耗增加，這可能會導致胞內出現(xiàn)較高的氧化應激水平；并且，藥物處理后細胞培養(yǎng)物的胞內羥基自由基水平確實大幅提高。此外，三羧酸循環(huán)中產生NADH的關鍵基因敲除后，細菌能在一定程度抵抗抗生素的殺滅作用，進一步說明了三羧酸循環(huán)與胞內氧化應激具有重要聯(lián)系。因此，“抗生素刺激三羧酸循環(huán)產生致死量的ROS，最終殺滅細菌”的殺菌機制被提出。

3.3 糖酵解與氧化應激

糖酵解，也稱糖的無氧氧化，是所有利用葡萄糖作為能量物質的生物體共有的代謝途徑。完整的糖酵解是以葡萄糖為底物最終生成丙酮酸的反應過程，總共包含有7個可逆和3個不可逆步驟。一個葡萄糖分子歷經糖酵解后生成2分子丙酮酸和2分子ATP，釋放的能量相對較少，是不完全的氧化過程[26]，但糖酵解的中間產物直接或間接地參與到胞內的還原性物質的生物合成途徑，其中包括磷酸戊糖途徑的衍生產物NADPH和谷氨酰胺分解的衍生產物還原型谷胱甘肽。此外，糖酵解的終產物丙酮酸在有氧情況下可以轉化為乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)，而三羧酸循環(huán)則是胞內ROS的重要來源。由此可知，糖酵解流向是胞內氧化還原穩(wěn)態(tài)的重要決定因素[27]。此外6-磷酸果糖是糖酵解的中間產物，同時也是肽聚糖的合成前體，而肽聚糖作為細菌外膜的重要組分，其也是核心碳代謝的主要排放途徑之一。

枯草芽胞桿菌(Bacillus subtilis)使用β-內酰胺類抗生素(靶向青霉素結合蛋白，阻斷細胞壁生成)處理后，導致核心碳代謝傾向于糖酵解的通量增加，引起與之關聯(lián)的三羧酸循環(huán)的增強，進而刺激電子傳遞鏈產生過量ROS、使細菌死亡；細菌在通過敲除糖酵解關鍵基因甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,gapA)抑制糖酵解途徑后，可以部分抵抗β-內酰胺類抗生素的殺滅作用，與此類似，細菌在糖異生(糖酵解的逆向途徑)碳源培養(yǎng)基上生長，也獲得了對藥物的耐受性[28](表1)。由此，研究者證明了糖酵解活性的抑制或逆向流動可以補償β-內酰胺類抗生素引發(fā)的代謝擾動，減少胞內的氧化損傷，從而抵抗其殺滅作用。此外，研究者發(fā)現(xiàn)糞腸球菌(Enterococcus faecium)能耐受β-內酰胺類抗生素，是因為其缺少呼吸鏈通路，即使在糖酵解通量較高的情況下仍不會產生較高的氧化損傷，從而佐證了上述提出的抗生素耐受原理。

3.4 長鏈脂肪酸氧化與氧化應激

長鏈脂肪酸是兩性分子，通常由12～20個碳原子的脂肪烴鏈和一個末端羧基構成，在細菌胞內主要行使出種功能，一是作為能量物質為細菌物質代謝提供能量，二是作為細胞膜組分以磷脂的形式摻入細胞膜內，三是作為信號分子為胞內物質代謝傳遞信息[29]。長鏈脂肪酸是一種良好的儲能物質，同等質量下長鏈脂肪酸徹底氧化提供的能量是糖類的兩倍。長鏈脂肪酸在細菌胞內被活化轉變?yōu)橹o-A后主要以β氧化的方式降解，在歷經一輪β氧化后生成一分子的乙酰Co-A和少了兩個碳的新脂酰Co-A，乙酰Co-A進入三羧酸循環(huán)為細胞供能，新脂酰Co-A則可繼續(xù)進行新一輪的β氧化。一輪β氧化會產生一分子的FADH2和NADH，無論是進入三羧酸循環(huán)還是β氧化產生的輔酶因子最終都會在電子傳遞鏈被氧化[30]，而這種能量利用的形式必然會給細菌產生氧化還原壓力。

一項大腸埃希菌中的研究顯示[31]，通過只添加脂肪酸作為碳源的培養(yǎng)基篩選獲得的突變株對脂肪酸具有更高利用率。突變株相較野生型表現(xiàn)出更低的ROS含量，推測可能是突變株中更低的氧化應激水平能夠支持其利用更多的脂肪酸；全基因組測序發(fā)現(xiàn)rpsA發(fā)生了突變，將這種突變導入到野生型細菌中，同樣導致較低的ROS含量和更高的脂肪酸利用率。此外，細菌在oxyR敲除后于油酸鈉作為唯一碳源的培養(yǎng)基中表現(xiàn)出明顯的細胞生長缺陷，與之相反，將硫脲(ROS清除劑)添加至培養(yǎng)基后，該突變菌對脂肪酸的利用率明顯提高。綜上所述，細菌利用脂肪酸作為碳源進行生長代謝時會面臨較高的氧化應激壓力。

3.5 磷酸戊糖途徑與氧化應激

一項大腸埃希菌的研究證實了該觀點[41]，研究者在指數(shù)期大腸埃希菌中加入了1 mmol/L過氧化氫，并對30 min內胞內的代謝物水平進行跟蹤測量，發(fā)現(xiàn)磷酸戊糖途徑在5 s內就應激加強，6-磷酸葡萄糖酸酯快速積累，糖酵解途徑響應稍慢，在30 s內1,6-二磷酸果糖和磷酸烯醇式丙酮酸物質含量下降。這些數(shù)據(jù)表明，在胞內氧化應激水平快速升高的時候，細菌會迅速增加糖酵解流向磷酸戊糖途徑的通量、并關閉糖酵解途徑，以產生更多的具有還原電勢的NADPH來應對ROS。此外，研究者發(fā)現(xiàn)逐級抑制Zwf活性會使大腸埃希菌對過氧化氫敏感性逐步上升，這同樣佐證了磷酸戊糖代謝對細胞氧化應激的重要性。

3.6 丙氨酸代謝與氧化應激

細菌的丙氨酸主要合成途徑一般由谷氨酸-丙酮酸轉氨酶催化轉移谷氨酸的氨基到丙酮酸，這是一個可逆反應，丙氨酸同樣也可逆轉生成丙酮酸，然后經由乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)被氧化成二氧化碳和水[42]。此外，丙氨酸也可藉由三羧酸循環(huán)中的草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸，然后逆轉糖酵解途徑生成3-磷酸甘油醛進入磷酸戊糖途徑，而磷酸戊糖途徑中間產物5-磷酸核酮糖則是核黃素生物合成的前體之一[43]。因此，丙氨酸代謝實際上通過丙酮酸連接了三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑以及核黃素合成。

近期一項研究發(fā)現(xiàn)[32](表1)，添加丙氨酸可以增強卡那霉素對耐藥細菌的殺滅作用，通過對添加丙氨酸處理的耐藥細菌的蛋白質組學和代謝組綜合分析發(fā)現(xiàn)，三羧酸循環(huán)、碳代謝、氨基酸代謝和核黃素代謝均上調表達。核黃素是輔酶FAD的生物合成前體，其產量增加可能會刺激電子傳遞鏈產生更多ROS。轉錄分析發(fā)現(xiàn)，丙氨酸存在時轉化核黃素為FAD的相關基因ribB、ribC和ribF均上調表達。此外，外源丙氨酸的添加還下調了超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽轉移酶等抗氧化應激系統(tǒng)的轉錄水平，最后通過對細菌胞內ROS含量測定發(fā)現(xiàn)，單獨添加丙氨酸或卡那霉素均增加了氧自由基的產生，兩者聯(lián)合使用則顯著提升了ROS水平。由此可知，丙氨酸添加會抑制氧化應激系統(tǒng)，并依次通過丙氨酸代謝、三羧酸循環(huán)、糖異生途徑、磷酸戊糖途徑、核黃素代謝來誘發(fā)細菌產生過多的ROS。

3.7 絲氨酸代謝與氧化應激

細菌的L-絲氨酸生物合成是糖酵解的分支途徑。SerA負責催化從3-磷酸甘油酸到3-磷酸-羥基丙酮酸的反應，同時生成一個NADPH分子，將葡萄糖酵解的流向介導至L-絲氨酸分支途徑[44]，再經中間產物3-磷酸絲氨酸，即可合成目的產物L-絲氨酸。絲氨酸代謝是細菌胞內的重要生物途徑，絲氨酸能與甘氨酸、蘇氨酸等相互轉化，是胞內很多化合物代謝的中間產物。L-絲氨酸的降解則是由三個L-絲氨酸脫氨酶催化完成，通過一步反應脫去氨基生成丙酮酸鹽[45]，丙酮酸再分流到三羧酸循環(huán)中被氧化成二氧化碳和水。

L-絲氨酸可以提高大腸埃希菌對氟喹諾酮類抗生素的敏感性[33](表1)。外源添加的L-絲氨酸會被大腸埃希菌中的絲氨酸脫氫酶轉化成丙酮酸，然后進入三羧酸循環(huán)，而三羧酸循環(huán)會消耗NAD+，產生NADH[46]。在與L-絲氨酸共同孵育的情況下，相比只含有氧氟沙星或莫西沙星的對照組，NAD+/NADH的比值提高了約2倍。三羧酸循環(huán)增強則加速電子傳遞鏈的活化，促進超氧陰離子的生成，進而破壞鐵硫簇，釋放游離鐵。使用比色鐵氧嗪法測定胞內三價鐵的含量，數(shù)據(jù)顯示在與L-絲氨酸共同孵育的情況下，三價鐵含量明顯升高。三價鐵與二價鐵相互轉換，而游離的二價鐵能與過氧化氫發(fā)生Fenton反應、產生具有更高氧化活性的羥基自由基，進而誘發(fā)多種細胞損傷和其他ROS基團的生成，形成一種惡性循環(huán)，讓ROS不斷積累[47]。通過ROS分析試劑盒測定胞內ROS的含量發(fā)現(xiàn)，在與L-絲氨酸共同孵育的情況下，胞內ROS的含量明顯升高。這些結果表明，外源絲氨酸的添加會通過自身代謝流入三羧酸循環(huán)，進而刺激細菌產生更多的ROS。

3.8 核苷酸代謝與氧化應激

DNA是生物遺傳信息的攜帶者，指導生物體在不同的生命周期完成相應的生命活動。細胞內DNA的合成前體為4種脫氧核糖核苷三磷酸(dNTP)，它們均由磷酸基團、脫氧核糖和含氮堿基3種基本單元構成。含氮堿基的從頭生物合成是高耗能的途徑，要消耗8分子ATP才能從1個葡萄糖分子合成1個腺嘌呤分子[48]。核苷酸合成代謝是一個錯綜復雜的龐大網絡，生物體在合成少量核苷酸時，通過嘌呤、嘧啶的挽救途徑和物質轉化來合成核苷酸的方式顯然更加合適，但在面對核苷酸大量需求時，從頭合成途徑也是重要的參與者。在抗生素處理下，DNA、嘌呤、嘧啶以及游離dNTP被細菌胞內產生過量的ROS氧化破壞，需要合成大量的核苷酸進行受損堿基的切除修復[49]。

外源添加腺嘌呤可以削弱3大類抗生素的殺傷作用[34](表1)。添加腺嘌呤后，細胞內的腺嘌呤核苷酸出現(xiàn)累積富集，此外，三羧酸循環(huán)中琥珀脫氫酶的活性被抑制，琥珀酸含量增加，且伴隨有富馬酸含量減少。與之相對應的是，補充腺嘌呤后，由抗生素誘發(fā)的細胞耗氧率增強效應被削弱，腺苷酸能荷也適度下降，ATP合成相對減少?？股靥幚砗笠l(fā)了核苷酸氧化，刺激細胞合成大量ATP來滿足核苷酸從頭合成的能量需求，外源補充腺嘌呤可以通過嘌呤挽救途徑來降低細胞的能量需求，從而削弱了抗生素處理誘發(fā)的三羧酸循環(huán)增強效應，避免了細胞產生致死性劑量的ROS。

4 結論和觀點

ROS是抗生素殺滅細菌的關鍵致死因子，胞內氧化應激水平對抗生素的殺傷作用具有重要影響。ATP、糖類、氨基酸、脂質以及核苷酸的代謝擾動都會引發(fā)整體代謝的變化，進而改變細菌胞內的氧化還原穩(wěn)態(tài)[50-51]。整體來說，這些代謝或歸屬核心碳代謝、或與其相互關聯(lián)，某個代謝節(jié)點的擾動可能導致整體核心碳代謝的流向發(fā)生改變。核心碳代謝與細菌胞內ROS存在密切聯(lián)系，所以從代謝全局出發(fā)，尋找干擾核心碳代謝流向的靶點、設計對應的藥物來殺滅細菌或增強抗生素功效，是一個良好的抗菌策略(圖1)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，許多耐受細菌通過降低代謝強度甚至代謝停滯來抵御抗生素的殺傷[52]，究其原因，也是因為核心碳代謝不活躍、避免了ROS過量產生。同樣，可從整體代謝出發(fā)尋找激活細菌細胞代謝的節(jié)點，使細菌重新呈現(xiàn)對抗生素殺菌敏感的表型。綜上所述，從整體代謝尋找抗生素靶標或抗生素佐劑，可能是一個未來可期且行之有效的方法，值得進一步深入探索。