伤寒毒素PltC亚基通过硫酸化聚糖介导的肝胆趋向性促进伤寒沙门氏菌致病性的分子机制

本研究揭示了伤寒毒素PltC亚型（PltC-TyT）通过识别硫酸化聚糖（Neu5Acα2-3Galβ1-4(6S)GlcNAc）实现肝胆特异性趋向的分子机制，发现PltC R109残基和宿主碳水化合物磺基转移酶CHST2/4是关键调控因子。实验证实PltC-TyT通过降低胆汁酸水平显著增强伤寒沙门氏菌（S. Typhi）致病性，为开发针对伤寒毒素的抗毒力策略提供了新靶点。

　　

研究背景与意义
伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhi）引发的伤寒热每年导致全球超15万人死亡，其耐药株的蔓延使治疗形势严峻。该病原体的核心毒力因子——伤寒毒素（typhoid toxin）具有两种组装形式：PltB亚型（PltB-TyT）已知具有神经和免疫趋向性，而PltC亚型（PltC-TyT）的生物学功能长期未明。肝胆系统是S. Typhi感染的关键靶器官，但细菌毒素如何靶向该系统的机制仍是空白。

研究方法与技术
研究团队通过糖微阵列筛选和分子动力学（MD）模拟鉴定PltC-TyT的受体；利用CHST2/4/7三敲除（TKO）小鼠和位点突变毒素验证肝胆趋向机制；通过小鼠感染模型（Cmah null小鼠）和胆汁酸干预实验评估毒素对S. Typhi致病性的影响；结合细胞侵袭实验（人类胆囊上皮细胞和原代肝细胞）解析胆汁酸的抗菌机制。

研究结果
1. PltC-TyT具有肝胆和免疫双重趋向性
静脉注射荧光标记毒素显示，PltC-TyT特异性结合肝窦内皮细胞（CD31⁺
）和胆囊上皮细胞，而PltB-TyT靶向脑组织。酶处理实验证实其依赖硫酸化α2-3唾液酸聚糖（Neu5Acα2-3Galβ1-4(6S)GlcNAc）。

2. 硫酸化聚糖识别的分子机制
MD模拟揭示PltC的R109残基通过氢键捕获硫酸基团，S45残基稳定唾液酸，形成"两阶段"结合模式。突变体PltC^R109A
-TyT和PltC^S45A
-TyT丧失肝胆趋向性，但保留免疫细胞结合能力。

3. 肝胆趋向性导致胆汁酸减少
PltC-TyT通过肝窦内皮细胞转移至肝细胞，诱发CdtB介导的DNA损伤（pH2AX⁺
），使胆汁酸合成降低50%（P < 0.01），而补体C3水平不变。

4. PltC-TyT增强S. Typhi致病性
感染实验显示，野生型S. Typhi在PltC-TyT预处理小鼠的肝胆组织中载量提升10⁵
倍，而ΔpltC或pltC^R109A
突变株致病性显著减弱。补充胆汁酸或使用hilD^{Q39E,N44D,H95L}
三突变株可逆转该效应。

5. 胆汁酸直接抑制细菌侵袭
体外实验证实胆汁酸通过调控S. Typhi HilD蛋白（转录调控因子）的果冻卷模体（jellyroll motif）抑制其侵袭人类胆囊上皮细胞和肝细胞。

结论与意义
该研究首次阐明细菌AB毒素通过硫酸化聚糖实现器官特异性靶向的机制，揭示PltC-TyT-R109/CHST2/4-胆汁酸轴是S. Typhi致病的关键通路。发现胆汁酸具有直接抗S. Typhi感染的功能，为开发针对伤寒毒素的抑制剂（如靶向PltC R109的小分子）和胆汁酸类似物治疗策略奠定基础。论文发表于《SCIENCE ADVANCES》，为理解细菌毒素-宿主互作提供了全新范式。