DOI: https://doi.org/10.2147/idr.s561116
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41859049
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Ayidh Almansour وآخرون
الموضوع الرئيسي: مركبات الكبريت في علم الأحياء
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة الدور الحاسم للجلوتاثيون (GSH) في مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية، مع تسليط الضوء على وظيفته كعامل مضاد للأكسدة داخل الخلايا يحافظ على توازن الأكسدة والاختزال. إن قدرة البكتيريا على اكتساب آليات مقاومة متنوعة تعقد فعالية المضادات الحيوية، التي تعتمد غالبًا على الإجهاد التأكسدي لتحقيق تأثيراتها. يمكن للجلوتاثيون أن يعادل هذا الإجهاد التأكسدي، مما يقلل من فعالية المضادات الحيوية. ومع ذلك، فإن التلاعب بمستويات الجلوتاثيون – سواء عن طريق استنفاده أو زيادته – يمكن أن يعزز فعالية المضادات الحيوية، مما يشير إلى أن استهداف أيض الجلوتاثيون قد يكون استراتيجية مساعدة واعدة لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية.
تؤكد الخاتمة على الدور المزدوج للجلوتاثيون في التأثير على استجابات البكتيريا للمضادات الحيوية، بما في ذلك مشاركته في تحييد الأنواع التفاعلية من الأكسجين (ROS)، وتنظيم مضخات الطرد، وتسهيل تشكيل الأغشية الحيوية. بينما يمكن للجلوتاثيون أن يحمي البكتيريا من المضادات الحيوية، فإن استنفاده أو رفع مستوياته يمكن أن يجعلها أكثر عرضة، مما يقدم طريقًا علاجيًا محتملاً. ومع ذلك، تشير المراجعة إلى وجود قيود كبيرة في الأبحاث الحالية، ويرجع ذلك أساسًا إلى نقص البيانات السريرية وتفاوت مستويات الجلوتاثيون عبر أنواع البكتيريا المختلفة والبيئات. يجب أن تهدف الدراسات المستقبلية إلى توضيح التفاعلات المحددة بين الجلوتاثيون والمضادات الحيوية لإبلاغ استراتيجيات العلاج المستهدفة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أزمة الصحة العالمية المتزايدة التي تسببها مقاومة المضادات الحيوية، والتي أصبحت تهديدًا كبيرًا للطب الحديث. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، كانت مقاومة المضادات الحيوية مسؤولة عن حوالي 1.27 مليون وفاة مباشرة وساهمت في ما يقرب من 5 ملايين وفاة على مستوى العالم في عام 2019. في الولايات المتحدة، تحدث حوالي 2.8 مليون عدوى مقاومة سنويًا، مما يؤدي إلى أكثر من 35,000 وفاة. الآثار الاقتصادية عميقة، مع توقعات بزيادة النفقات الصحية الإضافية لتصل إلى تريليون دولار بحلول عام 2050 بسبب مقاومة المضادات الحيوية، إلى جانب خسائر كبيرة في الناتج المحلي الإجمالي. إن الركود في تطوير مضادات حيوية جديدة واسعة الطيف منذ الثمانينيات يزيد من تفاقم هذه المشكلة، مما يهدد فعالية الإجراءات الطبية الحيوية.
توضح المقدمة أيضًا الآليات وراء مقاومة المضادات الحيوية، التي يقودها بشكل أساسي الطفرات الجينية في البكتيريا التي تمكنها من البقاء على قيد الحياة عند التعرض للمضادات الحيوية. تساهم عوامل مثل الإفراط في استخدام المضادات الحيوية وسوء استخدامها، خاصة في الثروة الحيوانية، في ظهور سلالات مقاومة. تسهل العوامل البيئية، بما في ذلك بقايا المضادات الحيوية في التربة والمياه، انتشار المقاومة من خلال نقل الجينات الأفقي. تشير بيانات المراقبة إلى معدلات مقاومة مقلقة، حيث أظهرت 42% من عزلات الإشريكية القولونية و15% من عزلات المكورات العنقودية الذهبية مقاومة لمضادات حيوية حيوية. حددت منظمة الصحة العالمية عدة مسببات أمراض مقاومة للأدوية ذات أولوية عالية، بما في ذلك الأسيتيتوباكتر باومنnii المقاوم للكاربينيما والميثيسيلين المقاوم للمكورات العنقودية الذهبية (MRSA). تختتم المقدمة بالإشارة إلى الجلوتاثيون (GSH)، وهو مضاد أكسدة داخلي أساسي يلعب دورًا حيويًا في توازن الأكسدة والاختزال الخلوي والحماية ضد الإجهاد التأكسدي، مما يبرز أهميته في سياق مقاومة البكتيريا.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الدور الحاسم للجلوتاثيون (GSH) في فسيولوجيا البكتيريا، وخاصة تأثيره على قابلية البكتيريا للمضادات الحيوية وآليات المقاومة. يتم تصنيع الجلوتاثيون من خلال مسار إنزيمي من خطوتين، ويعمل كعازل مركزي للأكسدة والاختزال، مما يحافظ على توازن ثيولات البروتين ويحمي البكتيريا من الإجهاد التأكسدي. إن نسبة GSH/GSSG حاسمة في تحديد تحمل البكتيريا للمضادات الحيوية، حيث يمكن أن تؤدي التغيرات في هذا التوازن إلى تغيير البيئة الأكسيدية، مما يؤثر على البقاء تحت ضغط المضادات الحيوية. من الجدير بالذكر أن الجلوتاثيون قد أظهر تحسين فعالية بعض المضادات الحيوية، مثل الميروبينيم ضد الكليبسيلا الرئوية المقاومة للكاربينيما، بينما يظهر أيضًا تأثيرات معاكسة مع مضادات أخرى مثل السيبروفلوكساسين والكاناميسين في الزائفة الزنجارية.
تتوسع الفقرة في توضيح آليات مقاومة المضادات الحيوية، مميزة بين المقاومة الذاتية والمكتسبة. تنشأ المقاومة الذاتية من خصائص بكتيرية متأصلة، مثل انخفاض النفاذية أو نشاط مضخات الطرد، بينما تتضمن المقاومة المكتسبة الطفرات الجينية أو نقل الجينات الأفقي. يساهم الجلوتاثيون في المقاومة من خلال تسهيل عمليات إزالة السموم، مثل اقتران الجلوتاثيون مع المضادات الحيوية، مما يجعلها غير نشطة. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر الجلوتاثيون على المسارات الأيضية التي تدعم مقاومة المضادات الحيوية، حيث غالبًا ما تقوم البكتيريا بزيادة إنتاج الجلوتاثيون والمسارات ذات الصلة تحت ضغط المضادات الحيوية. يبرز هذا التفاعل بين أيض الجلوتاثيون وقابلية البكتيريا للمضادات الحيوية الإمكانية لتعديل توازن الثيول-الأكسدة كاستراتيجية جديدة لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا.
DOI: https://doi.org/10.2147/idr.s561116
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41859049
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Ayidh Almansour et al.
Primary Topic: Sulfur Compounds in Biology
Overview
The section discusses the critical role of glutathione (GSH) in bacterial antibiotic resistance, highlighting its function as an intracellular antioxidant that maintains redox balance. The ability of bacteria to acquire various resistance mechanisms complicates the effectiveness of antibiotics, which often rely on oxidative stress to exert their effects. GSH can neutralize this oxidative stress, thereby diminishing antibiotic efficacy. However, manipulating GSH levels—either by depleting or increasing them—can enhance antibiotic effectiveness, suggesting that targeting GSH metabolism may serve as a promising adjunctive strategy to combat antibiotic resistance.
The conclusion emphasizes GSH’s dual role in influencing bacterial responses to antibiotics, including its involvement in neutralizing reactive oxygen species (ROS), regulating efflux pumps, and facilitating biofilm formation. While GSH can protect bacteria from antibiotics, its depletion or elevation can render them more susceptible, presenting a potential therapeutic avenue. However, the review notes significant limitations in current research, primarily due to a lack of clinical data and variability in GSH levels across different bacterial species and environments. Future studies should aim to elucidate the specific interactions between GSH and antibiotics to inform targeted treatment strategies.
Introduction
The introduction highlights the escalating global health crisis posed by antibiotic resistance, which has emerged as a significant threat to modern medicine. According to the World Health Organization (WHO), antibiotic resistance was responsible for approximately 1.27 million direct deaths and contributed to nearly 5 million deaths globally in 2019. In the United States, around 2.8 million resistant infections occur annually, leading to over 35,000 deaths. The economic implications are profound, with projected additional health expenditures reaching $1 trillion by 2050 due to antibiotic resistance, alongside substantial GDP losses. The stagnation in the development of new broad-spectrum antibiotics since the 1980s exacerbates this issue, compromising the efficacy of critical medical procedures.
The introduction further elucidates the mechanisms behind antibiotic resistance, primarily driven by genetic mutations in bacteria that enable them to survive antibiotic exposure. Factors such as overuse and misuse of antibiotics, particularly in livestock, contribute to the emergence of resistant strains. Environmental factors, including antibiotic residues in soil and water, facilitate the spread of resistance through horizontal gene transfer. Surveillance data indicate alarming resistance rates, with 42% of Escherichia coli and 15% of Staphylococcus aureus isolates showing resistance to critical antibiotics. The WHO has identified several high-priority drug-resistant pathogens, including carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). The introduction concludes by mentioning glutathione (GSH), an essential intracellular antioxidant that plays a vital role in cellular redox balance and protection against oxidative stress, underscoring its importance in the context of bacterial resistance.
Discussion
The discussion highlights the critical role of glutathione (GSH) in bacterial physiology, particularly its influence on antibiotic susceptibility and resistance mechanisms. GSH, synthesized through a two-step enzymatic pathway, acts as a central redox buffer, maintaining the balance of protein thiols and protecting bacteria from oxidative stress. The GSH/GSSG ratio is pivotal in determining bacterial tolerance to antibiotics, as shifts in this balance can alter the redox environment, impacting survival under antibiotic pressure. Notably, GSH has been shown to enhance the efficacy of certain antibiotics, such as meropenem against carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, while also exhibiting antagonistic effects with others like ciprofloxacin and kanamycin in Pseudomonas aeruginosa.
The section further elaborates on the mechanisms of antibiotic resistance, distinguishing between intrinsic and acquired resistance. Intrinsic resistance arises from inherent bacterial traits, such as reduced permeability or efflux pump activity, while acquired resistance involves genetic mutations or horizontal gene transfer. GSH contributes to resistance by facilitating detoxification processes, such as GSH conjugation with antibiotics, which renders them inactive. Additionally, GSH influences metabolic pathways that support antibiotic resistance, as bacteria often upregulate GSH synthesis and related pathways under antibiotic stress. This interplay between GSH metabolism and antibiotic susceptibility underscores the potential for manipulating thiol-redox balance as a novel strategy to combat antibiotic resistance in bacteria.