环境污染物甲基对羟基苯甲酸酯通过调控外膜囊泡释放增强水源性细菌毒力机制的研究

本研究针对饮用水系统中残留防腐剂甲基对羟基苯甲酸酯(MP)对水源性细菌毒力的调控作用展开，发现15 μg/L MP暴露显著改变Acinetobacter calcoaceticus和Stenotrophomonas maltophilia的外膜囊泡(OMVs)特性，增强其生物膜形成能力和宿主细胞侵袭性，为评估饮用水安全提供新依据。

　　

饮用水安全一直是公共卫生领域的核心议题。近年来，个人护理产品中广泛使用的防腐剂甲基对羟基苯甲酸酯(Methylparaben, MP)在水环境中的残留问题日益凸显。尽管传统水处理工艺能部分去除这类环境污染物，但仍有微量MP通过饮用水分配系统(DWDS)进入终端用水。现有研究多关注MP的内分泌干扰作用，却忽视了其对水源性细菌毒力特性的潜在影响——这可能导致饮用水微生物风险被严重低估。

针对这一科学盲区，LEPABE研究中心的研究团队在《Science of The Total Environment》发表重要成果。研究人员聚焦饮用水系统中常见的两种条件致病菌——Acinetobacter calcoaceticus和Stenotrophomonas maltophilia，首次系统揭示了环境浓度MP通过调控外膜囊泡(Outer Membrane Vesicles, OMVs)释放增强细菌毒力的分子机制。

研究采用纳米粒子追踪分析(NTA)技术定量OMVs浓度，结合Gompertz模型分析细菌生长动力学，通过结晶紫染色和菌落计数评估生物膜形成能力，并创新性地利用人牙龈成纤维细胞(HGF)模型结合扫描/透射电镜(SEM/TEM)解析细菌侵袭机制。

3.1 生长动力学
通过Gompertz模型拟合发现，MP暴露使生物膜来源的A. calcoaceticus最大吸光度(A_max)降低17%，却使浮游状态菌株A_max升高12%。S. maltophilia则普遍表现为生长抑制，浮游菌株倍增时间(t_d)延长18%，揭示MP对细菌生长的调控具有菌株和生长状态特异性。

3.2 OMVs定量与表征
纳米粒子追踪显示A. calcoaceticus产生的OMVs直径(100-200 nm)显著大于S. maltophilia(70-90 nm)。MP使生物膜来源S. maltophilia的OMVs脂质含量激增15倍，却使浮游菌株OMVs浓度降低50%。特别值得注意的是，MP暴露导致生物膜来源A. calcoaceticus的OMVs流体力学直径(D_h)增大76%，而浮游菌株OMVs尺寸反减小31%。

3.3 生物膜形成
结晶紫染色证实MP使A. calcoaceticus生物膜生物量增加23%，S. maltophilia浮游菌株生物膜吸光度值提升10%。菌落计数进一步显示MP暴露的生物膜来源A. calcoaceticus可培养细胞数增加46%，暗示MP可能通过增强细菌聚集能力促进生物膜发展。

3.4 细菌侵袭
HGF侵袭实验揭示，MP暴露使浮游A. calcoaceticus侵袭能力提升126%。电镜观察发现侵袭菌株可诱导宿主细胞线粒体数量异常增加和粗面内质网(RER)结构紊乱，其中生物膜来源S. maltophilia更易引发宿主细胞空泡化。

这项研究首次建立MP污染-OMVs调控-毒力增强的因果关系链。环境浓度MP通过改变OMVs的物理化学特性，进而增强细菌生物膜形成和宿主侵袭能力，这种效应在浮游和生物膜状态间存在显著差异。研究为评估饮用水微生物风险提供了新视角，提示现行水处理标准需考虑污染物对细菌毒力的间接影响。特别值得注意的是，MP诱导的OMVs脂质组成变化可能作为新型生物标志物，为饮用水安全预警提供理论依据。未来研究应关注MP与其他污染物的协同效应，以及OMVs介导的毒力传播机制。