鞭毛蛋白缺失通过生物膜适应性改变和外排泵激活驱动沙门氏菌多重耐药性

为解决沙门氏菌单相变体（S. 4,[5],12:i:-）多重耐药（MDR）机制不明的科学问题，研究人员通过构建等基因突变株rSC0196（S. Typhimurium ΔfljBΔfliC）和rSC0199（S. Choleraesuis ΔfljBΔfliC），系统研究鞭毛蛋白缺失对抗生素耐受的影响。研究发现鞭毛素基因缺失虽削弱生物膜形成能力，却显著增强外排泵活性，揭示鞭毛蛋白缺失通过生物膜表型改变与AcrAB-TolC外排泵激活双重机制驱动MDR。该成果为靶向鞭毛素通路的抗菌策略开发提供新思路。

　　

在全球公共卫生领域，沙门氏菌作为重要的食源性病原体持续引发关注，其中单相变体S. 4,[5],12:i:-因缺失第二相鞭毛抗原FljB而表现出显著的多重耐药性（MDR），但其机制长期未明。这一现象引发科学界深思：为何结构简单的鞭毛蛋白缺失会与复杂耐药表型相关联？传统认知中，生物膜形成能力与耐药性正相关，但近年研究发现某些菌株在生物膜缺陷时反而增强耐药性，这种矛盾现象背后的分子机制亟待解析。

江苏省农业科学院等机构的研究团队在《Veterinary Microbiology》发表的研究，通过构建S. Typhimurium UK-1（ΔfljBΔfliC）突变株rSC0196和S. Choleraesuis C78-3（ΔfljBΔfliC）突变株rSC0199，首次系统揭示鞭毛蛋白缺失通过"生物膜重构-外排泵激活"双重通路驱动MDR的分子机制。研究采用透射电镜验证突变株鞭毛缺失表型，通过微量肉汤稀释法测定抗生素敏感性，结晶紫染色定量生物膜，荧光探针检测外排泵活性等关键技术。

显微形态学比较证实鞭毛缺失
透射电镜显示rSC0196和rSC0199完全缺失鞭毛结构，成功构建双基因敲除模型。

突变株呈现广谱耐药性增强
与野生株相比，突变株对β-内酰胺类、氟喹诺酮类等8类抗生素的MIC值提升2-64倍，其中rSC0199对环丙沙星耐药性提升最显著（64倍）。

生物膜形成与耐药性的悖论关系
定量分析显示突变株生物膜生物量降低40-60%，但残留生物膜的抗生素耐受性反而增强3.8倍，揭示鞭毛缺失引发生物膜基质成分重构而非单纯数量减少。

外排泵活性显著上调
荧光积累实验显示突变株外排泵活性增强2.3-3.1倍，RT-qPCR证实acrA、acrB基因表达上调4.7-5.9倍，AcrAB-TolC系统激活是耐药性主因。

该研究突破性发现鞭毛蛋白缺失通过双重机制驱动耐药：一方面改变生物膜物理屏障特性，促进抗生素排斥；另一方面通过质子动力势（PMF）重编程激活AcrAB-TolC外排泵系统。这不仅解释临床单相变体S. 4,[5],12:i:-高耐药性现象，更颠覆"生物膜数量决定耐药程度"的传统认知。研究提出的"鞭毛素-外排泵"调控轴为开发新型抗菌剂提供精准靶点，如设计同时靶向FljB合成和AcrB活性的双功能抑制剂。作者Yanzhe Tang等强调，未来需探究鞭毛缺失如何通过RpoS信号通路协调生物膜与外排泵的交叉调控，这对理解细菌环境适应性进化具有重要理论价值。