抗生素耐药性沙门氏菌利用抗生素后肠道菌群破坏实现毒力依赖性传播

本研究揭示了抗生素治疗后沙门氏菌(S.Tm)通过组织驻留的持久细胞(persisters)复活并重新定植肠道的分子机制。研究人员发现SPI-2 T3SS(沙门氏菌致病岛2型三型分泌系统)介导的细胞内毒力因子对持久细胞复活和传播至关重要，而完整肠道菌群可阻断这一过程。该研究为理解抗生素治疗失败和细菌传播提供了新视角，对临床抗感染治疗和农业养殖中的抗生素使用具有重要指导意义。

　　

抗生素治疗细菌感染时常常面临一个两难困境：虽然能有效杀灭病原体，但同时会破坏保护性的肠道菌群。更令人担忧的是，某些狡猾的病原体如沙门氏菌(Salmonella Typhimurium, S.Tm)能在抗生素治疗期间潜伏于宿主组织中形成"持久细胞"(persisters)，待抗生素停用后卷土重来。这种抗生素治疗后的复发感染不仅导致治疗失败，还可能促进病原体传播，但其具体机制尚不清楚。

苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)微生物研究所的Joshua P.M. Newson和Wolf-Dietrich Hardt团队在《Cell Reports》发表的研究，系统揭示了这一现象背后的分子机制。研究人员发现，抗生素不仅减少了系统性沙门氏菌负荷，更重要的是破坏了肠道菌群，为组织驻留的持久细胞重新定植肠道创造了条件。这种复活和传播过程高度依赖沙门氏菌的SPI-2 T3SS(沙门氏菌致病岛2型三系分泌系统)毒力因子，且传播呈现克隆性特征。有趣的是，当治疗动物与携带完整菌群的未处理动物共同饲养时，菌群转移可阻断沙门氏菌的复活和传播。

研究主要采用了以下关键技术：1)使用129/SvEv小鼠建立长期系统性感染模型；2)多种抗生素治疗方案评估；3)SPI-2 T3SS缺陷株及多效应因子组合突变体构建；4)基因标记菌株的种群动态分析；5)16S rRNA测序分析肠道菌群组成。

抗生素持久细胞在体内形成不依赖SPI-2 T3SS
研究发现，多种抗生素处理虽能降低肝脏和脾脏中的沙门氏菌载量，但无法完全清除。SPI-2 T3SS结构蛋白ssaV缺失株(△ssaV)与野生型(WT)在抗生素处理后的存活率相当，表明持久细胞形成不依赖SPI-2 T3SS功能。

持久细胞复活和迁移依赖SPI-2 T3SS
停药后，WT沙门氏菌在系统性部位恢复增殖并迁移至肠道，而△ssaV突变株则无法完成这一过程。抗生素处理显著增强了WT菌株的肠道定植能力，提示菌群破坏是关键因素。

SPI-2效应因子群支持持久细胞复活和迁移
通过分析六组SPI-2效应因子多突变株，发现维持含沙门氏菌空泡(SCV)的Alpha效应因子群对持久细胞复活至关重要。生长缺陷株△aroA也表现出迁移障碍，证实细胞内复制是复活的关键步骤。

持久细胞复活导致克隆性迁移和传播
基因标记实验显示，抗生素处理后肠道中的沙门氏菌种群高度克隆化，提示少量持久细胞主导了复活过程。这种克隆种群能有效传播给同笼治疗的易感动物，导致系统性感染。

完整菌群库可阻断迁移和传播
当治疗动物与未处理的同笼动物共处时，完整菌群通过粪口转移恢复了结肠抵抗性(colonization resistance)，有效阻断了沙门氏菌的迁移和传播。16S分析证实，菌群多样性恢复与病原体抑制直接相关。

这项研究首次系统阐明了抗生素-病原体-菌群互作如何塑造沙门氏菌的传播动态。SPI-2 T3SS介导的细胞内复活是持久细胞传播的关键，而菌群破坏为其创造了生态位机会。这一发现对临床实践具有重要启示：在抗感染治疗中，保护或恢复肠道菌群可能是预防复发和阻断传播的有效策略。在农业养殖中，针对性使用抗生素而非群体给药，保留部分动物的完整菌群，可能更有效控制沙门氏菌等病原体的传播。研究建立的实验体系也为进一步探索其他病原体的持久性机制提供了范式。