Strong Environment-Genotype Interactions Determine the Fitness Costs of Antibiotic Resistance In Vitro and in an Insect Model of Infection
Strong Environment-Genotype Interactions Determine the Fitness Costs of Antibiotic Resistance In Vitro and in an Insect Model of Infection
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强烈的环境-基因型相互作用决定了体外和昆虫感染模型中抗生素耐药性的适应成本
DOI：
10.1128/aac.01033-20
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发表时间：
2020
影响因子：
4.9
通讯作者：
Manktelow C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Manktelow C
抗生素耐药性的获得通常会带来适应性成本，即在没有药物的情况下细菌的适应性降低。这些成本主要使用体外实验和少量小鼠体内研究来量化，并且通常假设这些不同的方法是一致的。在这里，我们使用昆虫感染模型来比较体内和体外抗生素耐药性的适应成本。实验探索了革兰氏阳性病原体苏云金芽孢杆菌和革兰氏阴性肠道共生菌阴沟肠杆菌的多种耐药机制。苏云金芽孢杆菌中的利福平耐药性表现出体内的适应度成本通常升高，尽管这些适应度成本受到基因型-环境相互作用的调节。相比之下，通过阴沟肠杆菌中AmpC β-内酰胺酶的去抑制而产生的对头孢噻肟的抗性导致体内或体外没有可检测到的成本，而对萘啶酸的自发抗性和IncP质粒RP4的携带则导致体内成本增加。总体而言，由于整个研究中基因型与环境之间存在强烈的相互作用，因此体外适应度成本不能很好地预测体内适应度成本。昆虫感染提供了一种廉价且容易获得的方法来评估抗性突变的适应性后果，这些数据对于理解抗性的进化和传播非常重要。这项研究强调，特定突变或不同耐药模式造成的适应成本变化很大，并且这些突变中只有一部分可能在实验室外流行。
The acquisition of antibiotic resistance commonly imposes fitness costs, a reduction in the fitness of bacteria in the absence of drugs. These costs have been quantified primarily usingin vitroexperiments and a small number ofin vivostudies in mice, and it is commonly assumed that these diverse methods are consistent. Here, we used an insect model of infection to compare the fitness costs of antibiotic resistancein vivoto thosein vitro. Experiments explored diverse mechanisms of resistance in a Gram-positive pathogen, Bacillus thuringiensis, and a Gram-negative intestinal symbiont, Enterobacter cloacae. Rifampin resistance in B. thuringiensis showed fitness costs that were typically elevatedin vivo,although these were modulated by genotype-environment interactions. In contrast, resistance to cefotaxime via derepression of AmpC β-lactamase in E. cloacae resulted in no detectable costsin vivoorin vitro, while spontaneous resistance to nalidixic acid, and carriage of the IncP plasmid RP4, imposed costs that increasedin vivo. Overall, fitness costsin vitrowere a poor predictor of fitness costsin vivobecause of strong genotype-environment interactions throughout this study. Insect infections provide a cheap and accessible means of assessing the fitness consequences of resistance mutations, data that are important for understanding the evolution and spread of resistance. This study emphasizes that the fitness costs imposed by particular mutations or different modes of resistance are extremely variable and that only a subset of these mutations is likely to be prevalent outside the laboratory.
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DOI：
10.1093/jac/dkv486
发表时间：
2016-05
期刊：
The Journal of antimicrobial chemotherapy
影响因子：
--
作者：
Linkevicius M;Anderssen JM;Sandegren L;Andersson DI
通讯作者：
Andersson DI
影响因子：
5.2
作者：
Deguchi, T;Yasuda, M;Kawada, Y
通讯作者：
Kawada, Y
影响因子：
5.2
作者：
Nielsen, Karen L.;Pedersen, Thomas M.;Frimodt-Moller, Niels
通讯作者：
Frimodt-Moller, Niels
影响因子：
15.8
作者：
Whittles LK;White PJ;Didelot X
通讯作者：
Didelot X
用噬菌体靶向抗生素抗性细菌可降低昆虫宿主中的细菌密度
DOI：
10.1101/493718
发表时间：
2018
期刊：
bioRxiv
影响因子：
--
作者：
L. Mikonranta;A. Buckling;M. Jalasvuori;B. Raymond
通讯作者：
B. Raymond