金黄色葡萄球菌酚溶性调节素δ-毒素通过抑制棒状杆菌聚集和粘附促进上呼吸道微生态失衡

这篇研究揭示了金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)分泌的酚溶性调节素(PSM)δ-毒素在慢性鼻窦炎(CRS)发病中的新机制。通过体外实验和鼻上皮细胞共培养模型，首次证实δ-毒素通过抑制棒状杆菌(Corynebacterium)的聚集和粘附能力，破坏其共生生活方式，为理解CRS中微生物群失调(S. aureus优势化)提供了直接分子证据。该发现为靶向PSM的干预策略提供了理论依据。

　　

金黄色葡萄球菌酚溶性调节素对棒状杆菌的聚集抑制活性

ABSTRACT

研究发现金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)作为上呼吸道(URT)常见共生致病菌，在慢性鼻窦炎(CRS)患者中丰度显著增加。其分泌的δ-毒素作为酚溶性调节素(PSM)家族成员，能特异性抑制共生菌棒状杆菌(Corynebacterium pseudodiphtheriticum)的聚集能力。这一发现揭示了S. aureus通过分泌毒素直接干预竞争菌群生态位的新机制。

INTRODUCTION

上呼吸道微生物组中，S. aureus与棒状杆菌存在显著负相关，尤其在CRS患者中表现为S. aureus优势定植。既往研究多关注棒状杆菌对S. aureus群体感应系统(agr)的抑制作用，而S. aureus如何反制棒状杆菌的机制尚不明确。本研究通过建立体外聚集模型和鼻上皮细胞共培养系统，首次揭示PSM毒素在种间竞争中的关键作用。

MATERIALS AND METHODS

实验采用转座子突变体库筛选关键基因，通过3 kDa超滤、蛋白酶K处理和热处理确定活性物质特性。使用重组δ-毒素(5 μg/mL)和PSMα3验证功能，通过延时显微镜观察聚集动态。鼻上皮细胞(RPMI 2650)气液界面培养模拟体内环境，采用Hoechst 33342染色量化细菌粘附。

RESULTS

S. aureus分泌因子抑制棒状杆菌聚集

S. aureus无细胞条件培养基(CFCM)使C. pseudodiphtheriticum聚集体积减少80%(P<0.0001)，且不显著影响活菌数。该效应在C. propinquum和C. amycolatum中同样存在，但对天然小聚集体C. accolens无效。

活性物质鉴定

热处理(98°C)后CFCM保留活性，而蛋白酶K处理或<3 kDa超滤使其失活。转座子筛选显示agrA和pmtC突变株丧失抑制能力，psmα1-4/hld^ATT双突变株完全失效，提示δ-毒素是主要效应分子。

PSM的直接作用

重组δ-毒素和PSMα3均呈剂量依赖性抑制聚集(0.6-5 μg/mL)。延时显微镜显示δ-毒素能在2小时内解聚预形成的聚集体。菌株特异性实验证实，高产δ-毒素的502A株抑制效果显著强于低产株N315(P<0.01)。

鼻上皮粘附影响

10% CFCM处理使棒状杆菌在鼻上皮的粘附降低60%(1小时，P<0.05)。预孵育实验表明δ-毒素直接作用于细菌而非上皮细胞，6小时处理使生物膜量减少45%(P<0.01)。

DISCUSSION

本研究首次揭示PSM在种间竞争中的双重角色：除已知的S. aureus生物膜调节功能外，δ-毒素可通过表面活性剂样作用破坏棒状杆菌聚集。在CRS微氧环境中，agr系统激活导致δ-毒素大量分泌，可能是驱动微生物群失调(S. aureus优势化)的关键因素。该发现为开发靶向PSM的微生态调节疗法提供了新思路。