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为探究群体感应（QS）与大肠杆菌耐药性的关系，研究人员开展了 QS 信号分子 AI-2 和 QS 抑制剂（肉桂醛、丁香酚）对大肠杆菌耐药性及在冷鲜猪肉中应用的研究。结果表明 AI-2 增强耐药性，QSIs 可抑制其活性。这为理解细菌耐药机制提供新视角。
论文解读
在我们的生活中，细菌无处不在，它们与人类的健康和生活息息相关。大肠杆菌（E. coli）作为人和动物胃肠道中常见的兼性厌氧菌，大多数时候相安无事，但少数菌株却会引发肠道疾病、尿路感染以及新生儿脑膜炎等病症，严重威胁人类健康。而且，大肠杆菌引发的感染在全球食源性感染中占据了很大比例，食品安全问题日益严峻。
随着抗生素的广泛使用，耐药菌株不断涌现，抗菌耐药性已成为控制传染病的重大障碍。在食品加工和烹饪过程中，寻找能对抗耐药食源性病原体的添加剂迫在眉睫。与此同时，群体感应（Quorum sensing，QS）这一细胞间的信号传递过程逐渐进入人们的视野。QS 能调控细菌的基因表达和群体行为，比如毒素产生、生物被膜形成以及毒力等。其中，群体感应信号分子（QSSMs）和群体感应抑制剂（QSIs）对 QS 系统有着重要影响，进而调控微生物的生理特性。
然而，目前关于 QSSMs、QSIs 与大肠杆菌耐药性之间的相互关系研究较少，这一知识空白严重阻碍了人们对细菌耐药机制的深入理解和有效防控。此外，QS 与食品保鲜之间的关联虽然受到越来越多的关注，但相关研究仍不够深入。在这样的背景下，为了填补这些知识空缺，推动抗菌和食品保鲜领域的发展，来自未知研究机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。该研究成果发表在《Food Bioscience》上，为相关领域带来了新的思路和突破。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，挑选了 40 株大肠杆菌菌株，包括食源性致病的 E. coli O157:H7（EDL933）、实验室构建的 ΔluxS/O157 突变株以及另外 38 株收集的大肠杆菌菌株，用于后续实验。接着，通过测量最低抑菌浓度（MIC）来评估这些菌株对多种抗生素的敏感性。在此基础上，研究 AI-2 和 QSIs（肉桂醛和丁香酚）对大肠杆菌耐药性相关基因表达、生物被膜形成等方面的影响，以及在接种耐药大肠杆菌的冷鲜猪肉中的保鲜效果。
下面详细介绍研究结果：
- 细菌菌株及培养条件：研究选用了具有代表性的大肠杆菌菌株，其中 E. coli O157:H7 是典型的食源性致病菌，而 luxS 基因作为细菌 QS 的核心调控元件，在研究中具有关键意义。通过对不同菌株的研究，能够全面深入地探究群体感应与大肠杆菌耐药性之间的关系。
- 40 株大肠杆菌菌株的 MIC 测量和抗生素敏感性：实验结果显示，不同大肠杆菌菌株对不同抗生素的敏感性存在差异。例如，11 株对氨苄青霉素敏感，18 株耐药；31 株对卡那霉素敏感，9 株耐药；分别有 2 株对氯霉素和四环素耐药，而所有 40 株菌株对环丙沙星敏感。这些数据为后续研究不同菌株在药物作用下的表现提供了重要基础。
- AI-2 对大肠杆菌耐药性的影响：研究发现，当大肠杆菌暴露于 1 μM 的 AI-2 时，耐药相关基因（TEM、ompF、acrB）出现差异表达。原本对氨苄青霉素敏感的大肠杆菌菌株转变为耐药菌株，并且在 1/2 最低抑菌浓度（MIC）下，相比对照组生长更快。这表明 AI-2 能够增强大肠杆菌的耐药性，为深入理解细菌耐药机制提供了新的线索。
- QSIs 对 AI-2 活性及大肠杆菌耐药性的影响：肉桂醛和丁香酚（1/2MIC）能够抑制至少 40% 的 AI-2 活性。与 AI-2 的作用相反，它们可以反向调节耐药基因的表达，抑制生物被膜的形成，还会导致细胞内物质泄漏。这说明肉桂醛和丁香酚可能通过抑制 AI-2 活性来负向调控 QS 系统，从而影响大肠杆菌的耐药性，为开发新型抗菌策略提供了潜在的方向。
- AI-2 和 QSIs 在冷鲜猪肉保鲜中的应用：在食品样本实验中，研究人员对接种耐药大肠杆菌的冷鲜猪肉分别用 AI-2、肉桂醛或丁香酚进行处理。结果发现，QSIs 能够延缓微生物的生长，减缓 pH 值和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值的上升，降低失水率，还能保护肉的色泽。而 AI-2 处理组则不利于冷鲜猪肉的保鲜。这一结果为食品保鲜领域提供了新的技术手段和理论依据。
研究结论表明，QSSM AI-2 能够增加大肠杆菌的耐药性，调节耐药基因（TEM、ompF 和 acrB）的表达，减弱氨苄青霉素对所选大肠杆菌生长的抑制作用。而 QSIs（肉桂醛和丁香酚）则通过抑制 AI-2 活性、抑制生物被膜形成、改变细胞膜状态等方式对抗耐药机制。在食品保鲜方面，QSIs 展现出良好的应用前景，能够有效延缓冷鲜猪肉的变质过程。
这项研究的重要意义在于，它从群体感应的角度出发，深入探究了 AI-2 和 QSIs 对大肠杆菌耐药性的影响，为理解细菌耐药机制提供了新的视角，有助于开发更有效的抗菌策略，控制多药耐药菌株的形成。同时，研究成果在食品保鲜领域也具有重要的应用价值，有望通过合理使用 QSIs 来延长食品的保质期，保障食品安全。研究人员的工作为生命科学和健康医学领域的相关研究开辟了新的方向，为后续进一步研究群体感应与细菌耐药性、食品保鲜之间的关系奠定了坚实的基础。
