持留菌是某个细菌群体中一定比例表型异化的小亚群,它可通过暂时休眠或缓慢生长来耐受致死浓度抗菌药物的作用。为了维持持留菌的生存、菌体的结构稳定和应对不利环境的影响,持留菌主要采用“休眠-生长-增殖”的模式。细菌耐药持留现象最早是在治疗金黄色葡萄球菌(Stphylococcus aureus)感染时由Bigger发现,随后在大肠埃希菌(Escherichia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruinosa)和结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)等细菌中均证实了持留菌的存在。由于持留菌的长期存在不断增加了菌株获得外源基因(耐药基因)的几率,并且细菌持留现象与反复感染、慢性感染的治疗失败等均密切相关,所以有关持留菌及其形成机制长期以来都引起了科学工作者们的广泛关注。本研究首先在大肠杆菌和铜绿假单胞菌中,考察多澳联苯醚(BDE-15)、二苯基磷酸酯(BDP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、对硝基苯酚(PNP)、苯并芘(Bap)、β-六六六(β-HCH)、萘(Naphthalene)、水杨酸(Salicylicacid)8种有机污染物对细菌产生持留菌的影响,发现对硝基苯酚(PNP)可以增加细菌产生持留菌比例至少三个数量级。PNP是美国环保局分类的一种优先控制污染物之一,是一种重要的化工原料,广泛用于医学、机合成工业、炸药、生产杀虫剂,木材防腐剂和橡胶等领域,不断地在河流、湖泊、废水、土壤、空气和地下水从中检出。在废水中对硝基苯酚含量为3000-8000mg/L,严重威胁人体健康和水体安全。迄今为止,PNP对细菌产生持留菌的影响还未见相关报道。在此发现之上,本研究采用氧氟沙星抗生素研究PNP对大肠杆菌和铜绿假单胞菌产生持留菌的影响及其相关机制。首先,比较了 PNP不同浓度、作用不同时间和细菌生长不同时期对持留菌比例的影响,实验结果表明,当PNP作用菌体对数生长中期、时间为1h、浓度为400mg/L时对细菌产生持留菌比例影响最大。然后通过检测细菌自溶情况,发现PNP能够抑制两个菌体的自溶,包括:增加RNA的完整性、抑制蛋白质降解,细胞尺寸增加至少1.5倍,溶解氧含量会增加,在大肠杆菌中增加约2倍,在铜绿假单胞菌中增加约6倍,推测可能是PNP对细胞呼吸有抑制作用;通过转录组分析与实时荧光定量PCR检测,结果表明加入PNP后,cyoA,appC两个基因在大肠杆菌和铜绿假单胞菌中的表达量均显著下降;最后通过反义核酸实验证实抑制cyoA、appC的表达,持留菌的比例和原始菌株相比确实显著增加。