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《自然通讯》探索细菌生存新策略：李斯特菌在水环境中的休眠形式

花匠小妙招
2024-11-24 17:37

在自然界中，细菌为了适应环境变化，演化出了多种生存策略。最近，《自然通讯》杂志上的一项研究为我们揭示了李斯特菌（Listeria monocytogenes）在水环境中的一种独特生存方式——形成无细胞壁的休眠形式，即VBNC（Viable but Non-Culturable）状态。这一发现不仅为我们理解细菌的生存机制提供了新的视角，也为食品卫生安全和环境微生物学的研究开辟了新的道路。

研究背景

李斯特菌是一种广泛存在于环境中的食源性病原体，它能够在恶劣条件下存活，甚至在营养匮乏的环境中也能保持生命力。这种能力部分归因于它们能够进入一种难以培养但仍具有活性的休眠状态，即VBNC状态。然而，这种状态的具体机制一直不为人知。

实验设计

研究人员通过在矿泉水中培养李斯特菌，模拟了自然环境中的贫营养条件。他们观察了细菌从杆状到球状的形态转变，并发现这一转变伴随着细胞壁的逐渐丢失。通过流式细胞术和荧光显微镜等技术，研究人员监测了细菌的总数、活菌数和可培养菌数，证实了VBNC状态的形成。

实验数据

实验数据显示，随着培养时间的延长，李斯特菌的可培养数量逐渐下降，而总菌数和活菌数保持相对稳定。这表明细菌逐渐进入了VBNC状态。此外，通过荧光标记和显微镜观察，研究人员发现细菌形态从杆状转变为球状，并且伴随着细胞壁的丢失。

研究人员还对李斯特菌的细胞壁成分进行了分析。通过高效液相色谱（UHPLC）分析，他们发现随着培养时间的延长，细胞壁中的肽聚糖含量逐渐减少，直至几乎无法检测到。这一结果进一步证实了细菌在进入VBNC状态时失去了细胞壁。

机制分析

研究还揭示了细菌应激响应调节因子SigB和自溶素NamA在VBNC状态转变中的关键作用。通过RNA测序分析，研究人员发现在VBNC状态形成过程中，大量与应激响应相关的基因表达发生了变化。特别是，SigB调控的基因中有很大一部分被诱导表达，表明SigB在李斯特菌适应营养剥夺和形成CWD VBNC形式中发挥了重要作用。

环境意义

这一发现不仅揭示了李斯特菌在水环境中可能的生存策略，还为理解细菌如何在低渗和贫营养条件下生存提供了新的视角。这对于评估和控制食源性病原体在环境中的传播具有重要意义。

研究展望

研究还发现，这些无细胞壁的李斯特菌在通过鸡胚后能够恢复到有细胞壁的、具有完全致病性的活跃状态。这表明VBNC状态是可逆的，为未来研究细菌如何从休眠状态中“唤醒”提供了新的研究方向。

总的来说，这项研究为我们理解细菌的生存策略提供了新的维度，也为食品卫生安全和环境微生物学的研究开辟了新的道路。

参考文献

Carvalho F, Carreaux A, Sartori-Rupp A, et al. Aquatic environment drives the emergence of cell wall-deficient dormant forms in Listeria. Nat Commun. 2024;15(1):8499. Published 2024 Oct 2. doi:10.1038/s41467-024-52633-7

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