在无抗生素环境中，耐药菌生长受抑、竞争力下降;但一旦环境中出现微量抗生素，它们便迅速“苏醒”并获得生存优势。四川农业大学白林教授团队的最新研究，首次系统揭示了耐药菌这种“双面生存策略”背后的代谢重编程机制，为理解环境中耐药菌的持续存在与传播提供了全新视角。

一、环境耐药菌的“隐身”与“现身”

抗生素在医疗、养殖和农业中的广泛使用，使细菌耐药性问题日益严峻。甲氧苄啶/磺胺甲噁唑(TMP/SMZ)作为一线抗菌药物，其耐药菌株已在废水、土壤等环境中广泛检出，成为耐药基因传播的重要储库。

然而，科学界长期存在两个未解之谜：耐药菌在无抗生素环境中是否因“适应性代价”而被敏感菌竞争淘汰?在低浓度抗生素压力下它们又是如何生存的?

2026年3月3日，四川农业大学动物科技学院白林教授团队在国际顶级期刊《Journal of Hazardous Materials》(中科院一区Top，IF=12.2)发表研究，首次系统阐明了TMP/SMZ耐药大肠杆菌的适应性代价及其在亚抑制浓度抗生素压力下的生存策略。

二、科创亮点：耐药菌的“双面生存策略”与代谢重编程

亮点一：无抗生素环境——适应性代价显形

研究团队通过多组学整合分析发现，在无抗生素环境中，TMP/SMZ耐药菌株表现出明显的适应性代价：

生长受抑：增殖速度显著低于敏感菌

生物膜形成能力下降30%：生物膜是细菌在环境中定植和存活的重要结构

细胞壁增厚47%：结构异常改变可能影响物质交换

碳源利用能力减弱：代谢灵活性降低

在竞争共培养中，耐药菌被敏感菌株淘汰(竞争指数W<1)。

机制解析：耐药菌主动下调能量密集型代谢过程(如ATP合成、氧化磷酸化)，进入“代谢节俭”模式，同时维持氧化应激防御系统的预激活状态。这种“节流备战”策略使它们在无压力环境中处于劣势，但为应对抗生素冲击做好了准备。

亮点二：亚抑制浓度下——生存优势反转

当环境中存在亚抑制浓度TMP/SMZ压力时(0.125/2.375 μg/mL，模拟环境残留水平)，情况完全逆转：

约50%的敏感菌裂解死亡

耐药菌生长增强、竞争指数W>1

代谢重编程三大支柱：

嘧啶合成途径受抑：资源转向莽草酸途径和多胺生物合成

中心碳代谢切换：从有氧呼吸转向发酵途径维持ATP供应

氧化应激缓解：谷胱甘肽代谢和NAD(P)H池激活

亮点三：理论创新——“代谢预适应”概念

研究团队创新性地提出了“代谢预适应”概念：耐药菌在无抗生素环境中保持的“应激准备状态”，是其快速响应低浓度抗生素的关键。

这一发现解释了为何即使在严格管控抗生素使用的环境中，耐药菌仍可持续存在并传播。环境中残留的亚抑制浓度抗生素不仅不会淘汰耐药菌，反而会为其提供选择优势。

三、应用前景：为环境耐药菌防控提供新思路

1. 指导环境抗生素残留标准制定

研究表明，即使低于临床治疗浓度的环境残留水平(0.125/2.375 μg/mL)，仍可为耐药菌提供选择优势。这提示现行环境抗生素残留标准可能需要进一步收紧。

2. 为耐药性阻断提供靶点

研究揭示的代谢重编程关键节点——嘧啶合成途径、莽草酸途径、中心碳代谢切换——均可作为新型抗菌药物或环境干预的潜在靶点。

3. 解释耐药菌的环境持久性

该研究回答了为什么在抗生素使用得到管控的地区，耐药菌仍能长期存在于环境中的疑问——微量残留足以维持耐药菌的优势地位。

4. “一个健康”框架下的防控策略

论文第一作者郝晓霞老师表示：“控制环境抗生素污染、降低残留浓度阈值，对于阻断耐药性传播至关重要。”这一结论为“一个健康”(One Health)框架下的抗生素耐药性防控提供了关键科学依据。

四、产业意义：重新认识环境中的“微量”风险

这项研究的深层价值在于重构了对环境中亚抑制浓度抗生素风险的认识。传统观念认为，只有治疗浓度的抗生素才会筛选耐药菌;而本研究证明，即使微量残留，也足以维持耐药菌的生存优势。

正如论文通讯作者白林教授所言：“耐药菌在无抗生素环境中‘节俭备战’，在有抗生素环境中‘迅速激活’——这种‘代谢预适应’策略，使其能在复杂多变的环境中长期存在。”

当全球抗生素耐药性问题日益严峻，这项研究为理解环境中耐药菌的“隐身”与“现身”机制提供了关键拼图。

来源：四川农业大学动物科技学院(动物生态与环境控制实验室)；作者：第一作者——郝晓霞老师;通讯作者——白林教授；题目：Pyrimidine biosynthesis repression fuels cost and survival of trimethoprim-sulfamethoxazole-resistant E. coli；发表于：Journal of Hazardous Materials(2026年3月3日)。