紫红素通过抑制T3SS-1效应蛋白分泌阻断沙门氏菌侵袭宿主细胞的机制研究

推荐语： 本研究针对沙门氏菌（Salmonella Typhimurium, ST）抗生素耐药性问题，通过筛选天然化合物发现紫红素（Purpurin, PPR）能特异性抑制Ⅲ型分泌系统1（T3SS-1）效应蛋白分泌，阻断细菌侵袭宿主细胞。实验证实PPR不干扰细菌生长且无细胞毒性，动物模型显示其显著提高感染小鼠存活率并减轻组织损伤，为开发靶向T3SS-1的新型抗毒力药物提供了先导化合物。

　　

论文解读

背景与挑战
沙门氏菌（Salmonella Typhimurium, ST）作为食源性病原体，每年导致数百万例腹泻、发热等感染病例，尤其对儿童和免疫低下人群威胁显著。抗生素长期滥用引发的耐药性问题使临床治疗陷入困境，而传统抗生素通过抑制细菌生长施加的选择压力进一步加速耐药菌进化。在此背景下，靶向毒力因子（如Ⅲ型分泌系统T3SS）而非生存必需机制的"抗毒力策略"成为突破口——这类药物既能阻断感染进程，又不易诱发耐药性。

研究设计与技术方法
吉林大学研究团队通过庆大霉素保护法筛选ST侵袭抑制剂，发现天然蒽醌类化合物紫红素（PPR）的潜在作用。采用最小抑菌浓度（MIC）测定、细菌运动能力分析、CCK-8细胞毒性检测评估PPR安全性；结合β-内酰胺酶报告系统（SipA-TEM）和三氯乙酸（TCA）沉淀法解析T3SS-1分泌功能；通过HilA过表达实验和InvC ATP酶活性检测探索分子机制；最终建立ST感染小鼠肠炎模型验证治疗效果。

研究结果

PPR显著抑制ST侵袭宿主细胞
• 剂量实验显示16 μg/mL PPR即可抑制90%的HeLa细胞侵袭（图1B）
• 免疫荧光证实PPR处理组细菌黏附显著减少（图1C）

安全性与特异性验证
• MIC>1024 μg/mL，≤64 μg/mL浓度不影响细菌生长（图2A-B）
• 128 μg/mL以下无HeLa细胞毒性（图2E）
• 游泳/群游实验排除对运动能力的干扰（图2C-D）

靶向T3SS-1分泌的分子机制
• SipA-TEM报告系统显示PPR剂量依赖性抑制效应蛋白转运（图3A）
• TCA沉淀与Western blot证实PPR选择性阻断SipA/SipB/SipC/SopD分泌，但不影响其表达（图3B-C）
• HilA过表达实验表明PPR作用独立于该调控节点（图4B-D）
• InvC ATP酶活性检测排除能量供应干扰（图5B）

动物模型疗效验证
• 50 mg/kg PPR治疗使致死剂量感染小鼠存活率提升50%（图6A）
• 脾脏细菌载量降低，肠壁完整性改善（图6B-D）
• 肝脏炎症评分从重度（9-12分）降至轻度（0-4分）（图6E）

结论与展望
该研究首次揭示紫红素通过非HilA依赖途径特异性抑制T3SS-1分泌功能，其独特机制为：在不影响效应蛋白表达的前提下，直接干扰分泌装置组装或跨膜转运过程。值得注意的是，PPR虽意外抑制鞭毛蛋白FliC分泌，但未影响运动能力，提示其可能存在更广泛的分泌系统调控作用。

作为从茜草根提取的天然产物，PPR兼具多重药理活性与良好安全性，其"抗侵袭不杀菌"的特性尤其适合肠道微生态保护。尽管既往研究提示高剂量长期使用可能致肾损伤，但本研究证实治疗剂量下无显著毒性。未来需进一步解析PPR与T3SS-1结构组分的直接互作位点，并通过结构改造优化其药代动力学特性。这项发表于《Scientific Reports》的工作为抗耐药菌药物开发提供了新思路——靶向T3SS等"细菌武器系统"的策略，或将成为后抗生素时代的重要解决方案。