炎症样环境限制铜绿假单胞菌群体感应的丧失：揭示进化适应机制与宿主-病原体互作

本综述通过实验进化研究，揭示宿主炎症环境（氧化应激OS和游离氨基酸）如何延迟铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）群体感应（QS）的丧失。研究在模拟囊性纤维化（CF）痰液的培养基中证明，细菌需先突变KatA启动子或oxyR以维持氧化应激耐受，然后才允许lasR突变导致QS丧失，凸显炎症在塑造病原进化轨迹中的关键作用，为慢性感染管理提供新见解。

　　铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是慢性呼吸道感染的常见病原体，尤其在囊性纤维化（CF）患者中，其持久性感染常伴随宿主炎症反应。在慢性感染过程中，细菌通过突变主调控因子lasR丧失群体感应（Quorum Sensing, QS），导致分泌蛋白酶等毒力因子减少，但这一适应在炎症环境下受到显著限制。本研究利用实验进化方法，在模拟CF痰液的合成培养基（Synthetic CF Sputum Medium, SCFM）中，探究了炎症相关环境因素——氧化应激（Oxidative Stress, OS）和游离氨基酸可用性——如何影响QS的进化轨迹。

ABSTRACT
宿主内环境复杂多维，使病原体进化响应难以与特定选择驱动因素直接关联。铜绿假单胞菌在慢性感染中常通过突变lasR丧失QS，本研究在模拟宿主培养基中展示，炎症相关因素（氧化应激和丰富游离氨基酸）约束了QS丧失。具体而言，氧化应激与游离氨基酸结合的环境限制了QS丧失，而无氧化应激时QS丧失迅速。在氧化应激下，lasR突变依赖于先突变katA启动子或oxyR，以解耦氧化应激响应与QS调控，确保耐受性。这揭示宿主炎症可能延迟QS丧失，迫使细菌逐步进化：先适应致死压力，再响应营养选择驱动。

INTRODUCTION
宿主内环境多维复杂性是理解病原适应因果关系的障碍。铜绿假单胞菌在CF肺部感染中常见QS丧失，涉及lasR突变积累，影响蛋白酶、过氧化氢酶（catalase）和铁载体（siderophores）表达。炎症反应改变环境，包括增加抗菌压力（如活性氧物种）和通过蛋白水解释放游离氨基酸。然而，QS丧失与炎症环境的交互作用不明。本研究旨在通过宿主模拟媒体（如添加黏蛋白mucin或游离氨基酸），在控制条件下追踪进化响应。

RESULTS
Phenotypic adaptation to inflammation-associated environmental factors
实验在修改的SCFM中进行全因子设计：营养源为casein（需蛋白酶消化）或casamino acids（CAA, 游离氨基酸），氧化应激（OS±）通过±2 mM H₂O₂实现。种群密度随时间变化，OS抑制密度增长。蛋白酶缺陷突变体（Protease-Deficient Mutants, PDMs）作为QS丧失代理，在所有处理中出现，但动态不同：无OS时，PDMs在casein SCFM中快速固定，在CAA SCFM中达中等频率；有OS时，PDMs入侵延迟，尤其在CAA SCFM OS+中。3OC₁₂HSL（主要自诱导剂）水平在PDMs主导种群中降低，且早期水平预测后期PDMs频率。氧化应激下，PDMs出现与katA启动子或oxyR突变相关，维持H₂O₂耐受性。抗生素抗性（如ciprofloxacin或tobramycin）无一致变化，但H₂O₂耐受性在OS处理中进化提升。

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