群集レベルでの抗菌薬耐性の永続性と複雑性

Subsistence and complexity of antimicrobial resistance on a community-wide level.

• Riccardo Perri
• Boris A Kolvenbach
• Philippe F X Corvini

抄録

抗生物質による阻害を回避するために微生物が適用できる抵抗性戦略は多数存在する。これらの戦略の一つは、一般に不活化と呼ばれるプロセスにおける抗生物質の酵素的修飾である。さらに、いくつかの微生物は、抗菌性化合物の単なる不活化に限定されない場合がある。彼らは、化合物の炭素骨格のさらなる酵素分解によって継続することができ、前者の抗生物質の栄養的およびエネルギー的な利点を利用する。複雑な環境下で追加の食物源を利用するこの原動力は、単一細胞レベルでの抗生物質耐性増殖のプロセスを合理的によく理解していたものに、別のレベルの複雑さを加えたものである。それは微生物群集レベルでの生物保護をもたらす。宿主における耐性菌群集と潜んでいる抗生物質の失敗の可能性があるにもかかわらず、抗生物質の分解経路とその関連性に関する知識は乏しい。現在のところ、それは抗生物質のいくつかのファミリー（例えば、β-ラクタムやスルホンアミド）に限定されている。この論文では、抗生物質耐性と抗生物質の生分解との関係の変動性について論じる。この区別は、一般的な耐性遺伝子が生分解経路で機能するようにリクルートされ得るので、主に微生物の遺伝的背景に依存する。

There are a multitude of resistance strategies that microbes can apply to avoid inhibition by antimicrobials. One of these strategies is the enzymatic modification of the antibiotic, in a process generally termed inactivation. Furthermore, some microorganisms may not be limited to the mere inactivation of the antimicrobial compounds. They can continue by further enzymatic degradation of the compounds' carbon backbone, taking nutritional and energetic advantage of the former antibiotic. This driving force to harness an additional food source in a complex environment adds another level of complexity to the reasonably well-understood process of antibiotic resistance proliferation on a single cell level: It brings bioprotection into play at the level of microbial community. Despite the possible implications of a resistant community in a host and a lurking antibiotic failure, knowledge of degradation pathways of antibiotics and their connections is scarce. Currently, it is limited to only a few families of antibiotics (e.g. β-lactams and sulfonamides). In this article, we discuss the fluctuating nature of the relationship between antibiotic resistance and the biodegradation of antibiotics. This distinction mainly depends on the genetic background of the microbe, as general resistance genes can be recruited to function in a biodegradation pathway.

© 2020 The Authors. Environmental Microbiology published by Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd.