人源呼吸道上皮细胞内纹带棒状杆菌（Corynebacterium striatum）临床分离株的侵袭潜力与致病机制研究

这篇研究首次系统揭示了纹带棒状杆菌（C. striatum）临床分离株对人呼吸道上皮细胞（A549）的侵袭特性与致病机制。通过全基因组测序（WGS）和抗生素保护实验，发现44.44%菌株为强侵袭型（SI），其携带hmuU、sodA等7种毒力基因，并证实菌株入侵不依赖宿主细胞骨架（cytochalasin D不敏感）。流式细胞术显示强侵袭株可诱导高达30.54%的细胞凋亡，揭示了该医院获得性病原体的潜在传播与致病新机制。

　　

1 引言
近年来，多重耐药的纹带棒状杆菌（C. striatum）在免疫抑制和免疫功能正常患者中引发侵袭性感染的报道激增，尤其在下呼吸道和血流感染中表现突出。尽管其生物膜形成能力已被确认为医院传播的关键毒力决定因素，但具体致病机制仍不明确。既往研究多聚焦于spaDEF基因簇介导的菌毛粘附作用，而关于其侵入宿主细胞及后续细胞毒性的研究尚属空白。

2 方法
研究团队从三甲医院收集27株临床分离株，通过Illumina NovaSeq PE150平台完成全基因组测序（WGS），基于SNP构建系统发育树，并利用PHI和VFDB数据库预测毒力基因。采用改良的抗生素保护实验（gentamicin 200 μg/mL处理）定量检测菌株对A549细胞的粘附率和侵袭率，流式细胞术（FITC Annexin V/PI双染）评估细胞凋亡。为验证侵袭机制，使用细胞骨架抑制剂cytochalasin D（1 μg/mL）预处理细胞，并通过共聚焦显微镜（抗SpaD抗体/YF^?-488标记）动态观察细菌胞内定位。

3 结果
3.1 基因组特征与毒力基因谱
27株菌株分为5个进化枝，其中62.96%属于优势枝5（clade 5），所有菌株均携带hmuU、irp6B等7个核心毒力基因。值得注意的是，spaD基因阳性率达81.48%，但强生物膜产生株（8株）均未表现出强侵袭性，提示生物膜形成与侵袭能力无直接关联。

3.2 侵袭表型异质性
根据Log₁₀CFU阈值将菌株分为强侵袭（SI，44.44%）、中度侵袭（MI，48.15%）和弱侵袭（WI，7.41%）三类。侵袭率跨度达4个数量级（0.001%-4.615%），其中clade 4菌株均为SI型，而clade 5呈现显著异质性。引人注目的是，侵袭最强的CS-51（clade 5a）虽缺失spaD基因，却携带18个毒力基因，其诱导的细胞凋亡率高达30.54%，显著高于MI株（17.53%-24.95%）。

3.3 非依赖性侵袭机制
cytochalasin D处理组与对照组的胞内菌量无统计学差异（P>0.05），表明纹带棒状杆菌入侵不依赖宿主细胞肌动蛋白重构。共聚焦图像清晰显示，细菌在感染24小时后仍能在胞内增殖，形成持续性感染灶。

4 讨论
本研究首次揭示纹带棒状杆菌具有类似白喉杆菌（C. diphtheriae）的主动侵袭能力，其侵袭效率（0.001%-4.615%）与既往报道的溃疡棒状杆菌（C. ulcerans）相当。特别值得注意的是，高侵袭株诱导的凋亡水平与铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）相当，暗示其可能通过胞内存活实现免疫逃逸和远距离传播。

关于毒力基因的作用，研究发现sodA（超氧化物歧化酶）和regX3（双组分调控系统）等保守基因可能通过调控氧化应激反应促进胞内生存，而fagABCD铁摄取基因簇在clade 4菌株中的特异性分布，提示铁代谢在强侵袭表型中的潜在作用。与预期相反，spaDEF基因簇的存在与侵袭能力呈负相关，这颠覆了"菌毛决定侵袭"的传统认知，暗示可能存在独立于表面结构的侵袭途径。

5 结论
该研究为纹带棒状杆菌的医院感染防控提供了重要理论依据：其强侵袭株可通过非经典途径穿透呼吸上皮屏障，并借sodA等毒力因子实现胞内持久定植。未来需重点解析spaDEF阴性株的高侵袭机制，以及fagABCD基因簇在铁限制环境中的致病调控网络。这些发现为开发针对胞内寄生阶段的抗菌策略开辟了新方向。