PNAS：科学家发现，抗抑郁药竟会诱导细菌突变，增强细菌对多种抗生素耐药

抗生素是当今最重要的药物之一，在治疗细菌导致的传染性疾病时尤其重要。然而，近年来出现的抗生素耐药问题已经引起了大家的高度关注。

抗生素耐药将导致更多的细菌感染性疾病传播，从而引起公共卫生隐患。同时，耐药还会降低治疗效果，延长治疗时间，增加治疗费用，不仅危害我们的健康，还会增加社会的医疗负担。

目前已明确过度使用抗生素是导致细菌耐药的主要原因，但可怕的是现实可能远不止于此。近日，来自澳大利亚昆士兰大学的科学家在著名期刊PNAS上发表了一项最新研究成果[1]，他们发现非抗生素类药物——抗抑郁药也能导致细菌对多种抗生素耐药，并揭示了其中可能的相关机制！

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随着全球人口老龄化和公众对精神疾病的认识提高，抗抑郁药的处方量也逐年大幅增长。目前，抗抑郁药的消费量与抗生素接近，两者在位居市场前五大的药物中占了二席。

除特定治疗用途外，抗抑郁药也可以改变肠道微生物群[2]。科学家在之前的工作中也发现，抗抑郁药氟西汀可以增强细菌对抗生素的耐药性[2]，但他们不清楚这只是局限于氟西汀单个药物的作用，还是抗抑郁药物普遍存在的现象，其相关的作用机制也未阐明。

因此，在本研究中科学家们检测了5种临床常用抗抑郁药（包括舍曲林、艾司西酞普兰、安非他酮、度洛西汀和阿戈美拉汀）在不同浓度和作用时间下对13种抗生素耐药的影响，并对其相关机制进行了探讨。

首先，他们将大肠杆菌K-12菌株MG1655暴露于不同浓度的抗抑郁药中生活60天。期间，定期使用平板计数检测细菌对多种抗生素的耐药性。并随机选择在抗生素平板上生长的突变菌落检测抗生素对它们的最低抑菌浓度（MIC）。

抗抑郁药导致多种抗生素耐药的实验流程图

结果发现，抗抑郁药可诱导多个抗生素产生耐药，耐药程度取决于抗抑郁药的类型和剂量。其中，舍曲林和度洛西汀的作用最明显，在短时间（小于5天）内即可诱导产生大量耐药菌。

与非抗抑郁药对照组相比，高浓度舍曲林（50 mg/L）能分别诱导大肠杆菌对氯霉素、四环素、环丙沙星产生约2000、20000、71倍的耐药。

抗抑郁药舍曲林可诱导大肠杆菌产生对氯霉素、四环素和环丙沙星的耐药性

对MIC的检测显示经氯霉素、四环素、阿莫西林和环丙沙星平板分别筛选出来的耐药菌株也对其他多种抗生素表现出显著增强的耐药性。而且，这种耐药性突变在传代33代后仍表现出遗传稳定性。

相比舍曲林和度洛西汀，其他3种抗抑郁药（安非他酮、艾司西酞普兰和阿戈美拉汀）对大肠杆菌的抗生素耐药性影响相对有限。

基于表型和转录组、蛋白组测序结果，科学家们发现舍曲林和度洛西汀诱导抗生素耐药与羟基自由基，如活性氧（ROS）的产生有关。与非抗抑郁药对照组相比，在需氧条件下，舍曲林和度洛西汀即可使大肠杆菌ROS的生成量显著增高（P=0.0003–0.001）。同时，大肠杆菌内与氧化应激相关的基因和蛋白表达量显著增加。

抗抑郁药对大肠杆菌氧化应激相关基因和蛋白表达量的影响

当改变为厌氧条件时，暴露于舍曲林或度洛西汀后大肠杆菌ROS生成未见明显增加。平板计数实验也发现，大肠杆菌在氯霉素、四环素和环丙沙星筛选平板上的绝对突变数量在前3天显著减少（P=0.00006–0.021）。由此可见，需氧条件下抗抑郁药更容易诱导细菌对抗生素产生耐药。

此外，舍曲林和度洛西汀还可诱导与大肠杆菌药物外排泵（存在于细菌细胞膜上的一类蛋白质，能够通过外排抗生素等有毒物质来调节细菌内部环境，是一种导致细胞耐药的关键机制）相关的基因和蛋白表达出现显著变化。也就是说，抗抑郁药可通过触发外排泵的表达，从而诱导对多种抗生素的耐药性。

接下来，科学家们对暴露于不同抗抑郁药的大肠杆菌整体菌群进行基因组测序。发现抗抑郁药可在群体水平上诱导连续传代的大肠杆菌产生一系列与细胞膜、氧化应激、药物转运和外排泵基因相关的SNP突变。证明大肠杆菌对抗生素的敏感性降低与其染色体突变有关。

除诱导大肠杆菌对抗生素的耐药外，抗抑郁药处理还能使大肠杆菌菌群中的持留菌数量增加。持留菌是在细菌菌群中随机形成的一种休眠变体。与耐药菌不同，它们对抗生素不产生耐药，但却能耐受高浓度的抗生素。以10mg/L度洛西汀为例，其可诱导大肠杆菌中的持留菌数量增加达到对照组的52.3倍。

不同抗抑郁药处理对大肠杆菌持留菌数量的影响

由于观察到暴露于抗抑郁药的大肠杆菌菌群中持留菌出现的时间点早于耐药菌，科学家们推测，随着大肠杆菌暴露于抗抑郁药时间的延长，持留菌可能发展为耐药菌。为此，他们提出了一个数学模型来模拟暴露于抗抑郁药时大肠杆菌野生型、持留菌和耐药菌的种群动态变化。

模拟结果表明，在抗抑郁药作用下，持留菌有助于耐药菌的进化，且与药物具有剂量效应关系。越高浓度的抗抑郁药舍曲林和度洛西汀可使大肠杆菌野生型以更快的速度向持留菌或耐药菌进化。

最后，科学家们还观察到舍曲林在单细胞水平上可促进质粒介导的结合，表明抗抑郁药物有可能促进了细菌细胞之间的基因转移，这一过程可以加速耐药菌在种群间的传播。

抗抑郁药诱导的大肠杆菌对多种抗生素耐药模式图

总的来说，这项研究表明抗抑郁药是增加抗生素耐药的一个重要驱动因素。未来可能需要更多的研究来评估抗抑郁药对抗生素耐药的影响。当然，除抑郁药之外，其他非抗生素类药物导致的抗生素耐药应该也是需要相关研究人员重视的一个大问题。

参考文献：

1.     Wang Y, Yu Z, Ding P, et al. Antidepressants can induce mutation and enhance persistence toward multiple antibiotics[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023, 120(5):e2208344120.

2.     Jin M, Lu J, Chen ZY, et al. Antidepressant fluoxetine induces multiple antibiotics resistance in Escherichia coli via ROS-mediated mutagenesis[J]. Environ Int. 2018,120:421-430.