综述：可存活但无法培养的状态：沙门氏菌在水生环境中的生存策略

《Water and Environment Journal》：Viable but Nonculturable State, a Survival Strategy for Salmonella in Aquatic Environments

生存但不可培养（VBNC）状态的沙门氏菌在复杂水环境中形成机制及检测技术研究，揭示了其通过基因表达调控和形态改变抵抗极端条件，保留毒力并规避传统培养检测。环境应激因子包括氯消毒剂、紫外线辐射及脱水等，分子机制涉及rpoS、pagC等基因调控网络。人工智能结合光谱成像等技术提升了检测效率和准确性，但成本与标准化仍是挑战。

　　在人类社会与自然环境的持续互动中，水体污染成为影响公共健康的重要因素之一。作为全球范围内的主要食源性病原体之一，沙门氏菌（*Salmonella*）不仅通过食物传播，还通过水体进入人体，引发一系列健康问题。这种细菌在自然环境中展现出极强的生存能力，尤其在面对极端条件如高温、强酸、高盐、氧化应激以及消毒剂等时，其独特的“可培养但不可培养”（VBNC）状态使其成为水安全领域的重要挑战。VBNC状态的细菌虽然无法在标准培养基上生长，但仍然保持代谢活性，并可能在特定条件下恢复活力，导致疾病爆发。这种现象不仅增加了病原体的检测难度，还对现有水处理和食品安全体系构成了潜在威胁。

VBNC状态的形成通常与环境压力密切相关。在自然水体中，沙门氏菌可能因营养匮乏、温度变化、pH波动、盐度增加、紫外线照射以及微生物竞争等因素进入这一状态。这些压力因素能够促使沙门氏菌调整其生理结构和基因表达，以适应不利环境，从而避免被常规培养方法所识别。这种适应机制包括细胞形态的改变，如从杆状变为球状，细胞壁变厚，细胞内容物减少等。这些变化使得VBNC细胞在显微镜下难以被区分，同时也影响了其在PCR等分子检测方法中的表现。例如，虽然DNA可以被提取和扩增，但DNA的稳定性可能掩盖了细菌的实际活性状态，从而导致误判。

研究显示，VBNC状态的沙门氏菌不仅能够存活，还可能保持甚至增强其致病能力。某些VBNC菌株在恢复活性后仍能产生毒素，或在进入人体后重新获得致病性，进而引发感染。此外，VBNC状态还可能与抗生素耐受性相关，使得这些细菌在抗生素处理后仍能存活并传播。这进一步增加了疾病防控的难度，因为传统的消毒手段可能无法完全消除VBNC状态的病原体，甚至可能在某些情况下促进其形成。例如，氯化、臭氧处理、热声处理以及等离子激活水等水处理技术，虽然能有效杀灭大部分细菌，但同时也可能诱导某些菌株进入VBNC状态，从而在水处理系统中长期存在。

为应对VBNC状态的沙门氏菌带来的挑战，科学家们开发了多种检测技术，包括基于培养、分子、噬菌体以及生物传感器的方法。然而，这些方法各有优劣，存在一定的局限性。例如，传统的培养方法无法检测到VBNC状态的细菌，而分子方法如qPCR虽然灵敏度高，但可能因检测DNA而非RNA而误判细菌的活性。噬菌体检测技术虽然具有高度特异性，但受限于其对特定菌株的识别能力，以及在复杂样本中的适用性。生物传感器则利用生物反应器与物理或化学信号转换机制，实现对活菌的快速检测，但其性能可能受到环境因素或食品基质成分的影响。

近年来，人工智能（AI）技术在病原体检测领域的应用迅速增长。AI能够通过机器学习算法分析大量微生物数据，预测沙门氏菌的污染趋势，并实现对细菌活性状态的快速准确识别。例如，基于深度学习的图像识别技术可以结合高光谱显微镜（HMI）等工具，对细菌的形态特征和光谱信号进行分析，从而区分活菌与非活菌，甚至包括VBNC状态的细菌。此外，AI还可以通过模式识别和数据处理优化检测流程，提高效率，减少人为误差。尽管目前AI在VBNC检测中的应用仍处于探索阶段，但已有研究表明，AI技术能够有效识别某些VBNC状态的细菌，如大肠杆菌，这为沙门氏菌的检测提供了新的思路。

沙门氏菌的VBNC状态不仅对水安全构成威胁，也对食品安全产生深远影响。随着人们对新鲜农产品消费的增加，沙门氏菌污染的来源更加复杂。水体中的VBNC沙门氏菌可能通过灌溉、污染水源、土壤或食品加工环节进入农产品，并在后续的储存、运输和处理过程中重新激活，引发食品安全事件。因此，建立有效的监测体系，提高检测技术的灵敏度和准确性，成为保障食品安全和公共卫生的重要任务。

为了应对VBNC沙门氏菌带来的挑战，未来的研究需要更加综合的检测方法。例如，结合培养方法、分子技术、噬菌体检测和AI分析，可以更全面地评估细菌的活性状态。同时，还需加强对VBNC状态形成机制的研究，尤其是其基因表达调控网络和生理适应策略。此外，开发适用于低收入和中等收入国家（LMICs）的低成本、易操作的检测工具，也是提升全球水安全和食品安全水平的关键。

VBNC状态的沙门氏菌研究不仅有助于提升水和食品的微生物监测能力，也为公共卫生政策的制定提供了科学依据。通过深入理解其形成机制、生理特征和检测技术，可以为优化水处理和食品加工流程提供支持，减少致病风险。同时，AI等先进技术的引入，也为实现快速、精准的病原体检测提供了新的可能性。未来，随着技术的不断发展和应用的逐步推广，VBNC状态的沙门氏菌将不再是难以控制的“隐形威胁”，而是可以通过科学手段加以识别和防控的现实问题。