休眠是生物体应对环境胁迫的普遍生存策略,它与生长发育、衰老、胁迫响应等基础生命活动紧密相关。休眠期的生物对环境胁迫有很强的耐受力。对休眠现象的研究,有助于我们理解生物体如何抵御恶劣环境并保持复苏的机制。细菌生存在复杂多变的环境中,为了应对恶劣变化的环境的威胁,演化出了巧妙的休眠机制。休眠期的病原菌可以耐受抗生素处理,是造成重复感染及广谱抗药菌株产生的重要因素。发展杀灭耐受休眠病原菌的方法具有迫切的临床需求,但由于某些抗生素分子难以进入休眠期细菌细胞,或者抗生素的作用靶点在休眠期失活,使得普通抗生素疗法通常难以杀死休眠病原菌。本研究发现冰冻配合氨酰糖苷类抗生素可以杀死大肠杆菌,包括原本对抗生素处理不敏感的持留菌。进一步研究发现,此法依旧可以杀死一些革兰氏阴性条件致病菌,如铜绿假单胞菌,嗜水气假单胞菌,志贺氏菌,沙门氏菌等,但仅对少部分革兰氏阳性菌有效果,如枯草芽孢杆菌。此发现提供了一种简便有效的杀死耐受病原菌的方法,并在小鼠表皮急性伤口感染模型中得到了验证,虽然小鼠皮肤伤口有一定程度的冻伤。进一步的机制研究表明,冰冻与氨基糖苷类抗生素联合处理,可以在短时间内(液氮冰冻10秒即可)有效杀灭生长及休眠的细菌,其效果与冰冻速率和化冻速率均有关。另外还发现,冰冻配合氨基糖苷类抗生素杀灭休眠细菌的效率不依赖于跨膜质子梯度势,改变了此前认为氨基糖苷类抗生素必须依赖跨膜质子梯度势才能进入细菌的看法。这种激发效果似乎是由于低温冰冻使氨酰糖苷分子可以短时间内通过细菌的细胞膜,很可能通过一些机械敏感的离子通道而实现。冰冻与氨基糖苷类抗生素联合处理后的细菌增加了抗生素的摄取,其细胞膜的完整性遭到破坏,同时细菌胞内蛋白质有不同程度的泄漏。本研究采用冰冻与氨基糖苷类抗生素共处理达到有效杀灭耐受细菌的效果,为制定耐受菌根除策略提供了一定的理论基础。