在大肠杆菌O157:H7与巨噬细胞相互作用过程中，通过严格反应诱导出一种可存活但无法培养的状态，从而实现免疫逃逸

《LWT》：Induction of a Viable But Non-Culturable State by Stringent Response in Escherichia coli O157:H7 during Macrophage Interaction Enables Immune Evasion

EHEC O157:H7通过激活严格应答进入VBNC状态，降低PAMP表达并增强对ROS的耐受性，从而在巨噬细胞中存活并逃避免疫清除。

　　该研究聚焦于大肠杆菌O157:H7在巨噬细胞内如何进入一种称为“可存活但不可培养”（VBNC）的状态，以逃避宿主免疫系统的识别和清除。这一现象对于理解细菌在宿主体内的生存策略具有重要意义，同时对食品安全和临床感染的防控提供了新的视角。研究通过模拟胃肠道环境以及巨噬细胞内的压力条件，分析了细菌在不同状态下的存活能力、基因表达变化以及其对免疫反应的影响，从而揭示了其在宿主细胞内适应和存活的机制。

大肠杆菌O157:H7是一种常见的食源性病原体，其能够抵抗胃肠道内的严酷环境，如低pH值、消化酶和氧化应激，从而在宿主内部持续存活并引发感染。研究团队首先排除了胃肠道环境对细菌存活的干扰，评估了其在不同pH值下的耐受性，发现细菌在pH高于4的情况下仍能正常生长，但在pH低于或等于4时，其可培养性显著下降。这表明，胃肠道环境对细菌的生存具有一定的限制作用，而细菌在进入巨噬细胞后，能够通过适应机制进一步增强其生存能力。

接下来，研究重点分析了细菌在巨噬细胞内的生存状态。实验发现，巨噬细胞吞噬细菌后会引发氧化应激反应，产生大量的活性氧（ROS），这会激活细菌的严格反应（stringent response），从而诱导其进入VBNC状态。VBNC状态的细菌显著降低了与宿主免疫识别相关的病原体相关分子模式（PAMPs）的表达，这使得它们能够有效躲避巨噬细胞的识别和清除。此外，VBNC状态的细菌对ROS的耐受性也显著增强，这可能是其在巨噬细胞内长期存活的关键因素。

在实验方法上，研究团队采用了多种技术手段，包括定量PCR（qPCR）和PMAxx-qPCR，以区分可培养与不可培养的细菌数量。同时，通过比较野生型（WT）与relA缺陷型菌株在模拟巨噬细胞环境中的表现，进一步验证了严格反应在诱导VBNC状态中的作用。研究发现，relA基因的缺失显著降低了细菌进入VBNC状态的比例，表明relA在细菌适应巨噬细胞内的压力条件中起着核心作用。

此外，研究还探讨了巨噬细胞在吞噬不同状态细菌后基因表达的变化。结果表明，吞噬VBNC状态细菌的巨噬细胞中，促炎基因如TLR4、MyD88、NF-κBp65、NLRP3和IL-1β的表达显著下调，而抗炎基因如IL4R和Arg1的表达则明显上调。这一发现说明，VBNC状态的细菌能够通过抑制促炎反应，降低宿主的免疫防御能力，从而获得生存优势。同时，VBNC状态细菌的抗氧化基因如sodA、katG和trxA的表达水平显著升高，这可能与其增强的ROS耐受性有关。

研究进一步揭示了VBNC状态细菌在不同压力条件下的生存策略。例如，在模拟胃液和肠道液的环境中，细菌能够保持较高的存活率，尤其是在酸性条件下，其耐受性尤为突出。而在ROS压力下，VBNC状态的细菌表现出更强的生存能力，这表明其通过增强抗氧化能力，有效抵抗宿主细胞的清除机制。这些发现不仅深化了我们对细菌如何在宿主内部适应和存活的理解，也为开发新的抗菌策略提供了理论依据。

从基因表达的角度来看，研究团队发现VBNC状态细菌的基因表达模式与正常生长状态存在显著差异。例如，与正常生长状态相比，VBNC状态的细菌表现出对LPS和鞭毛合成相关基因的下调，这可能与其降低免疫识别能力有关。同时，抗氧化基因的上调则反映了其增强的环境适应能力。此外，研究还发现，relA基因的缺失导致TCS系统（两组分系统）的某些基因如arcA、phoP和phoQ的表达水平升高，这表明在没有relA的情况下，TCS系统可能通过其他途径调控严格反应，从而维持细菌的生存能力。

通过对比不同基因在模拟巨噬细胞环境中的表达水平，研究团队揭示了细菌在应对不同压力条件时所采取的策略。例如，在酸性环境中，arcA基因的表达水平变化不显著，而phoP和phoQ基因的表达则明显上调；在ROS压力下，这一趋势则发生逆转。这表明，细菌能够根据所处的环境激活不同的传感系统，并通过严格的调控机制实现适应。此外，研究还发现，严格反应相关基因的表达在TCS基因表达之后才发生，这进一步支持了严格反应作为下游调控机制的观点。

综上所述，该研究通过系统的实验设计和深入的分子机制分析，揭示了大肠杆菌O157:H7在巨噬细胞内进入VBNC状态的机制。研究发现，细菌通过严格反应激活，降低代谢活性和PAMPs表达，从而逃避宿主免疫系统的识别和清除。同时，VBNC状态的细菌表现出对ROS和酸性环境的更强耐受性，这可能与其在宿主体内长期存活有关。这些发现不仅丰富了我们对宿主-病原体相互作用的理解，也为食品安全和临床感染的防控提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索巨噬细胞内部复杂的信号网络，以及细菌在不同压力条件下的适应性变化，以期开发更加有效的抗菌策略。