耐碳青霉烯类肠杆菌霍氏肠杆菌通过黏液代谢促进胃肠道定植的机制研究

这篇研究通过建立新生小鼠模型，揭示了耐碳青霉烯类肠杆菌（CRE）中霍氏肠杆菌（E. hormaechei）利用结肠黏液作为碳源定植肠道的分子机制。研究发现，丙酮酸脱氢酶复合体（PDH）和N-乙酰-D-葡糖胺（GlcNAc）代谢通路是细菌定植的关键，为开发针对高危人群的肠道去定植疗法提供了新靶点。

　　

耐碳青霉烯类肠杆菌霍氏肠杆菌的肠道定植机制

ABSTRACT
耐碳青霉烯类肠杆菌（CRE）的流行对全球公共卫生构成严峻挑战，其中霍氏肠杆菌（E. hormaechei）是新生儿败血症和免疫缺陷患者感染的重要病原体。肠道作为其定植和传播的枢纽，可能通过污染物转移或肠道-血液易位导致感染。本研究通过建立新生小鼠模型，揭示了E. hormaechei利用黏液代谢适应肠道环境的关键机制。

INTRODUCTION
CRE的耐药性使其成为临床治疗的难题，尤其对新生儿和早产儿威胁显著。E. hormaechei作为肠杆菌属的重要成员，其定植机制尚不明确。与成人模型不同，新生小鼠肠道菌群简单，无需抗生素预处理即可模拟人类自然定植过程，为研究早期肠道适应提供了理想平台。

RESULTS AND DISCUSSION

Enterobacter spp.高效定植新生小鼠胃肠道
实验显示，E. hormaechei临床分离株CRE14在口服接种24小时后，结肠定植量达10⁷-10⁸ CFU/g组织，显著高于小肠。高剂量（10⁸ CFU）接种时，细菌可突破肠屏障侵入肝脏和脾脏，提示其侵袭潜力。组织学分析显示结肠上皮细胞损伤和中性粒细胞浸润，与人类新生儿败血症病理特征相似。

黏液作为碳源的关键作用
通过黏液特异性染色发现，新生小鼠结肠黏液层较小肠更厚。体外实验证实，CRE14能以0.5%猪胃黏液为唯一碳源增殖1000倍。进一步分析表明，黏液成分N-乙酰-D-葡糖胺（GlcNAc）、半乳糖和N-乙酰-D-半乳糖胺（GalNAc）均可支持细菌生长。

PDH复合体与GlcNAc代谢的协同机制
基因敲除实验显示，缺失丙酮酸脱氢酶复合体（ΔaceE）的突变株在葡萄糖培养基中生长完全抑制，但在GlcNAc中仍可缓慢增殖。双敲除ΔaceE ΔnagA则完全丧失黏液利用能力。机制上，NagA通过脱乙酰化GlcNAc-6-磷酸释放乙酸，弥补PDH功能缺失，形成代谢旁路。动物实验证实，双突变株肠道定植能力完全丧失，而单突变株定植量降低100倍。

母乳寡糖的促进作用
将接种小鼠放回母鼠喂养后，野生型定植量增加1个对数级，提示母乳中的GlcNAc类寡糖可能增强细菌适应性。这与人类母乳寡糖（HMOs）结构类似黏液糖类的特性相符，为母婴传播提供了分子解释。

CONCLUSIONS
研究首次阐明E. hormaechei通过PDH和GlcNAc代谢通路协同利用肠道黏液定植的机制。这些发现为开发针对CRE肠道去定植的代谢干预策略（如靶向aceE/nagA）奠定了理论基础。新生小鼠模型的建立，为研究其他肠杆菌科病原体的早期宿主适应提供了重要工具。

MATERIALS AND METHODS
实验采用λ Red同源重组构建突变株，通过新生CD-1小鼠口服接种评估定植效率。黏液利用实验使用0.5%部分纯化猪胃黏液培养基，碳源代谢分析涵盖10 mM浓度单糖。组织学采用H&E和PASH染色，细胞侵袭实验使用CaCo2人结肠癌细胞系。