综述：铜绿假单胞菌生物膜在氧限制环境中的适应性

本综述系统探讨了铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生物膜在缺氧微环境中的适应机制，涵盖其厌氧代谢（如反硝化、精氨酸发酵）、群体感应（QS）、第二信使c-di-GMP调控及关键转录因子（Anr、Dnr、NarXL）的网络作用，为靶向生物膜感染（如囊性纤维化、慢性伤口）的治疗策略提供了理论依据。

　　

1 引言

铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种广泛分布的革兰阴性菌，是医院感染和免疫缺陷患者致命感染的重要病原体。在囊性纤维化（CF）患者肺部，它形成难以清除的生物膜，导致慢性感染。生物膜由细菌群落和胞外基质（ECM）构成，包括蛋白质、多糖和胞外DNA（eDNA）等成分，提供结构完整性并促进细胞间黏附。与浮游细菌相比，生物膜表现出改变的生长速率、代谢和基因表达谱。由于ECM的保护屏障，生物膜相关细菌的抗生素耐药性提高约10至1000倍，导致持续性感染。据估计，65%至80%的人类细菌感染与生物膜相关。

生物膜形成受多种外部因素影响，包括营养、渗透压、温度和氧气可用性。人体内存在许多低氧或厌氧生态位，例如CF患者肺部、肠道和感染组织。体外研究证实，铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌等生物膜中普遍存在氧气梯度，尤其在成熟生物膜中。氧气限制增强病原体毒力和生存能力。微电极技术证实，铜绿假单胞菌生物膜内部存在局部缺氧，限制蛋白质合成并导致抗生素耐药性。氧气缺乏占成熟铜绿假单胞菌生物膜细胞抗生素耐药性的至少70%，凸显氧气浓度是生物膜形成和多药耐药稳定性的关键因素。

2 氧限制微环境的形成

氧气浓度梯度是细菌生物膜的重要特征。环境中的氧气浓度通常约为19.95%。一般而言，氧气浓度在11%至1%之间被视为低氧，而低于1%或完全无氧的环境为厌氧环境。在CF肺部，铜绿假单胞菌形成的生物膜严重限制氧气渗透。微电极测量显示，氧气水平随深度逐渐下降，仅能渗透至生物膜表面50 μm处，而平均生物膜厚度可达210 μm。因此，生物膜深处的细胞经历低氧或厌氧条件。活跃的蛋白质合成仅限于基底上方约30 μm的区域。这种氧气限制源于物理和生物因素：致密的生物膜基质和黏稠的CF黏液阻碍扩散，而宿主炎症反应招募的中性粒细胞通过呼吸爆发消耗氧气。此外，宿主和细菌呼吸在生物膜外围直接消耗氧气，维持持续的低氧梯度。CF患者的痰液主要为微需氧至厌氧状态。厌氧区域的范围与细菌负荷和黏液厚度相关，可能占据黏液体积的大部分。值得注意的是，多药耐药蛋白（MexA）在厌氧区域更丰富，表明铜绿假单胞菌在低氧下增强药物耐受性。尽管是兼性厌氧菌，铜绿假单胞菌可在氧限制条件下维持生长，进而促进 robust 生物膜形成。

3 氧限制条件对铜绿假单胞菌生物膜的影响

3.1 厌氧代谢

在人类宿主环境中，病原体遇到波动的氧气水平，其适应反应主要发生在代谢水平。代谢重编程是启动细菌耐受机制和从非复制状态重新激活过渡的核心。铜绿假单胞菌表现出显著的代谢多样性，利用其基因组中编码的多种分解代谢和合成代谢途径在恶劣环境中茁壮成长。虽然富氧条件下需氧代谢占主导，但生物膜嵌入的细菌常驻于氧限制生态位。在此约束下，铜绿假单胞菌转向厌氧代谢——实现在无氧条件下的持续生长和代谢活动。这种适应包括厌氧呼吸和发酵。

3.1.1 厌氧呼吸

为了通过呼吸产生能量，铜绿假单胞菌可利用氧气、氮化合物和其他电子受体如硫代硫酸盐。在氧限制条件下，铜绿假单胞菌使用硝酸盐、亚硝酸盐或一氧化二氮作为末端电子受体进行厌氧呼吸，促进快速生长和能量生产。在缺乏硝酸盐和亚硝酸盐的情况下，铜绿假单胞菌采用两种替代发酵途径支持缓慢生长或生存。第一种涉及通过精氨酸利用的底物水平磷酸化，导致非常缓慢的生长。第二种发酵途径使用丙酮酸作为底物，将其转化为乙酸盐、乳酸盐和少量琥珀酸盐。

缺氧和生物膜条件下的氮代谢促进病原体在低氧应激下的毒力和耐受性。反硝化是一个连续的四步、八电子还原过程，将硝酸盐转化为氮气，是铜绿假单胞菌在氧限制条件下进行厌氧呼吸的关键途径。在此过程中，硝酸盐（NO₃^-）或亚硝酸盐（NO₂^-）作为末端电子受体（TEA），替代氧气产生能量。反硝化也是生物膜内重要的细胞氧化还原平衡机制，前提是这些电子受体浓度充足。使用藻酸盐封装的铜绿假单胞菌慢性感染模型，已证明氧气耗尽限制细菌生长。补充硝酸盐作为替代电子受体可维持铜绿假单胞菌微菌落在氧限制条件下的生长，尽管总体呼吸速率降低。与这些发现一致，感染伤口中的硝酸盐和亚硝酸盐水平低于未感染对照组，反映细菌通过反硝化消耗。临床上，铜绿假单胞菌在低氧条件下进行厌氧呼吸的能力有助于增强生物膜形成，与模型预测一致。

在低氧生长期间，一氧化氮（NO）可作为反硝化中间体内源性产生或来自外源性NO供体。NO表现出强效杀菌特性。厌氧条件下NO的积累作为应激信号，最终促进生物膜形成作为防御机制。NO解毒蛋白，包括NO还原酶（NOR，由norVW编码）和黄素血红蛋白（Hmp），有助于减轻反硝化期间的NO毒性。有趣的是，亚硝酸盐还原酶（NIR）也具有NO非依赖性功能；NO可通过在周质中与分子伴侣DnaK和鞭毛蛋白FliC形成三元复合物，间接诱导NIR表达并调节鞭毛生物合成和游泳运动，作为支架。

除厌氧呼吸外，铜绿假单胞菌在CF肺部黏液层可进行微需氧呼吸。此过程快速消耗氧气，产生氧气梯度。在CF肺部微环境中，微需氧呼吸和硝酸盐呼吸可同时发生当氧气和硝酸盐都存在时。三种高亲和力末端氧化酶——cbb₃-1、cbb₃-2和氰不敏感氧化酶—— enable 低氧浓度下的生长并促进微需氧生长。值得注意的是，编码cbb₃-2氧化酶和氰不敏感氧化酶（cioAB）的基因在氧限制条件下高度表达。氰不敏感氧化酶不仅在微需氧条件下增加，还可能保护细胞免受生长期间的氰化氢毒性。cbb₃-1氧化酶在各种氧气水平下持续表达，表明铜绿假单胞菌保持对突然氧气耗尽的准备，无需触发转录调节的低氧反应。

3.1.2 发酵

在氧限制和硝酸盐耗尽条件下，铜绿假单胞菌生物膜通过发酵维持其他能量供应，主要通过激活精氨酸发酵途径和丙酮酸发酵，适度支持厌氧生长和生存。L-精氨酸作为ATP生产的底物，使细菌在这些条件下持续存在。具体而言，铜绿假单胞菌利用精氨酸脱亚胺酶（ADI）途径在氧限制条件下产生能量，每消耗1摩尔L-精氨酸产生1摩尔ATP。当精氨酸浓度足够高时，底物水平磷酸化可产生足够ATP维持细菌生长。因此，反硝化和精氨酸发酵是铜绿假单胞菌在氧限制条件下的核心代谢过程。

此外，在厌氧条件下，铜绿假单胞菌将丙酮酸发酵为乳酸盐、乙酸盐和琥珀酸盐。尽管丙酮酸发酵不支持 substantial 厌氧生长，但它促进长期细菌存活而不直接贡献增殖。低氧生物膜区域的蛋白质组学分析进一步表明，细胞产生发酵副产物如乙酸盐。值得注意的是，硝酸盐呼吸抑制丙酮酸发酵，而精氨酸发酵独立于丙酮酸代谢进行。

3.2 吩嗪作为电子穿梭体

铜绿假单胞菌以产生有色、氧化还原活性代谢物吩嗪而闻名。这些吩嗪化合物在结构和化学性质上 vary， function 作为电子循环分子。吩嗪的氧化还原循环涉及交替的还原和氧化反应，重新氧化积累的NADH， thereby 促进电子从还原剂如NAD(P)H到氧化剂如氧气的转移。此过程促进腺苷三磷酸（ATP）生产和质子动势 generation，允许细胞在低氧区域生存并支持菌落生长。吩嗪的氧化还原潜力使其能够被细菌细胞还原并随后与细胞外更高电位氧化剂如三价铁和氧气反应。作为细菌和外部底物之间的电子穿梭体，吩嗪缓解稀缺电子受体带来的限制。 effectively，在生物膜群落深层，积累用于ATP合成的电子可被氧化吩嗪接受并转移到细胞外氧化剂如氧气。铜绿假单胞菌的cbb₃型末端氧化酶Cco1和Cco2，呼吸链的关键组件，参与吩嗪还原。

吩嗪和细胞氧化还原状态通过调节蛋白RmcA直接影响生物膜形态发生，调节负责皱纹形成的基质组件。产吩嗪菌落倾向于平滑生长，而吩嗪缺陷菌株表现出更粗糙、高度皱纹的生物膜，最大化氧气接触。起皱作为一种适应机制优化氧气可及性并维持代谢稳态。 Beyond their redox roles，吩嗪作为信号分子促进生物膜形成。铜绿假单胞菌合成吩嗪色素如绿脓菌素，其 intercalate into DNA碱基对区域，增强电子转移，引起结构扰动并增加DNA粘度。此相互作用对生物膜发育至关重要。破坏绿脓菌素—DNA相互作用——通过抗氧化剂或其他抑制剂——可阻碍生物膜 formation 和相关感染。绿脓菌素的氧化还原循环也产生活性氧物种（ROS），损伤宿主细胞和病原体细胞，释放eDNA。吩嗪化合物还通过与铜绿假单胞菌生物膜中的eDNA相互作用介导 efficient 细胞外电子转移（EET）。 together with 厌氧应激反应，吩嗪促进抗生素耐受并贡献疾病进展。值得注意的是，吩嗪增强生物膜对抗生素如环丙沙星的耐受性。

吩嗪还通过在厌氧条件下介导ackA和pta基因的表达刺激丙酮酸发酵，这些基因是此途径所必需的。通过它们的氧化还原循环，吩嗪使铜绿假单胞菌能够氧化丙酮酸为乙酸盐并将乙酸盐代谢与通过乙酸盐激酶的ATP合成耦合， thereby 增强生存。在丙酮酸发酵中，ATP生成与氧化还原平衡紧密相连，与精氨酸发酵途径形成对比，后者缺乏此连接。

3.3 毒力表达

数学模型研究表明，在厌氧环境中厌氧生长的细菌生物膜分泌 elevated 水平的毒素。这些毒素扩散通过环境并裂解中性粒细胞，帮助生物膜抵抗中性粒细胞介导的攻击。因此，细菌适应性和生物膜形成在这些条件下增强。铜绿假单胞菌生物膜表达一个高度调节的蛋白质分泌 apparatus known as III型分泌系统（T3SS），浮游细胞无法部署。T3SS直接将特定外毒素效应蛋白——包括ExoS、ExoU、ExoT和ExoY——易位到宿主细胞，驱动铜绿假单胞菌致病性。多项研究表明，细菌通过调节基因表达和蛋白质生产对不同环境 mount 适应反应， thereby 调节毒力因子表达并诱导毒力蛋白合成。氧气限制是T3SS表达的关键调节器，铜绿假单胞菌的主要毒力决定因子。暴露于低氧条件激活T3SS。此激活强烈依赖于乙醛酸分流酶异柠檬酸裂解酶（ICL，由aceA编码），其在囊性纤维化分离株中在氧限制条件下高度表达。ICL依赖性调节影响T3结构蛋白、效应器和调节蛋白（ExsC、ExsD和ExsE）的表达。此外，aceA通过影响pslA的表达调节生物膜形成，pslA涉及细胞外多糖生物合成。值得注意的是，aceA突变体在厌氧生长期间显示 enhanced 生物膜形成。

RetS/LadS信号通路通过涉及GacS/GacA双组分系统、小调节RNA RsmZ和RsmY以及翻译阻遏物RsmA的复杂机制 reciprocally 调节T3SS表达和生物膜形成。LadS激活——或RetS下调——促进GacS同源二聚体形成，导致GacA磷酸化和激活，伴随rsmZ和rsmY产量增加。这些 small RNAs 螯合RsmA，缓解其抑制， thereby 激活生物膜形成。相反，RetS激活诱导与GacS的异源二聚体形成，抑制GacS/GacA通路。游离RsmA然后结合特定mRNA靶标，调节其稳定性并间接激活exsA依赖性T3SS表达。AceA的调节可能由RetS/LadS信号通路介导。

此外，厌氧调节器Anr感知氧气限制并诱导narL在NarL/NarX双组分系统内的表达。NarL抑制RsmA拮抗RNA rsmZ和rsmY，导致游离RsmA水平增加，刺激T3SS表达。游离RsmA正调节T3SS和可能在其控制下的其他毒力决定因子，作为铜绿假单胞菌对各种环境线索响应的汇聚点。

最后，铜绿假单胞菌OprG，一种属于八β-桶孔蛋白OmpW家族的外膜蛋白，广泛分布。在富铁厌氧环境中，ANR显著上调oprG转录。纯化的OprG形成阳离子选择性通道并 substantially 增强细胞毒性。

4 氧限制条件下的调节机制

铜绿假单胞菌生物膜通过协调的调节机制适应氧限制条件。厌氧代谢，包括反硝化、精氨酸发酵和丙酮酸发酵，在氧限制条件下被激活。此外，群体感应系统和第二信使环二鸟苷酸（c-di-GMP）在调节生物膜形成中 play crucial roles。涉及转录因子ANR和DNR以及NarXL双组分系统的转录调节网络 orchestrate 生物膜在氧限制环境中的适应反应。 Moreover， recent studies 也 identified 特定基因进一步支持生物膜在此类条件下的生长和发育。

4.1 厌氧代谢相关基因

4.1.1 反硝化调节基因

铜绿假单胞菌中narI和nirS基因的表达在厌氧条件下上调，在厌氧呼吸中 play key roles。值得注意的是，铜绿假单胞菌可能诱导反硝化基因以响应低氧水平 regardless of 硝酸盐可用性。在厌氧生长期间，两个硝酸盐还原酶基因簇表达，一个编码与细胞质膜相关的膜结合酶复合物（narGHJI），另一个编码周质酶复合物（napAB）。膜结合硝酸盐还原酶对厌氧生长 essential，因为铜绿假单胞菌依赖它当硝酸盐存在时产生能量。涉及硝酸盐呼吸的酶，包括硝酸盐还原酶NapA和NarG，在生物膜中积累。此外，在CF患者血清中检测到抗NapA和NarG的抗体，确认这些呼吸酶在体内生产。周质硝酸盐还原酶对厌氧能量生成非必需。然而，它可能在低氧下平衡细胞内氧化还原状态，此角色在其他微生物中报道。铜绿假单胞菌可能类似地利用周质硝酸盐还原酶。位于细胞质膜的Nar复合物驱动质子动势 generation 和ATP合成，而周质Nap复合物主要平衡细胞内氧化还原状态而不直接贡献跨膜电化学梯度。此观点与早期发现对比，其中周质硝酸盐还原酶和硝酸盐转运基因（如narK2）在厌氧硝酸盐生长期间下调，未观察到膜结合还原酶的差异调节。差异可能源于方法论差异，因为 prior study 缺乏饱和诱变 thus 可能错过nar操纵子中的突变体。narG基因在不同硝酸盐浓度下对厌氧生长 critical。narG操纵子也包括两个硝酸盐/亚硝酸盐反向转运蛋白基因narK的同源物，以及PA3871（nifM）和moaA1，编码钼蝶呤辅因子合成酶，和narHJI，编码膜结合硝酸盐还原酶的额外亚基。

4.1.2 精氨酸发酵调节基因

arc操纵子编码ADI途径中的三个关键酶，arcA（精氨酸脱亚胺酶）、arcB（分解代谢鸟氨酸氨甲酰转移酶）和arcC（氨甲酸激酶），在氧限制条件下诱导。后续研究揭示arc操纵子也包括arcD，编码涉及ADI过程的疏水膜相关蛋白。低氧铜绿假单胞菌生物膜区域的蛋白质组学分析揭示与L-精氨酸和多胺代谢相关的蛋白质增加， elevated ArcA和ArcB指示 active 精氨酸基能量生产。 concurrently，胞质氨肽酶PepA的丰度在低氧区域相比需氧区域约高 threefold。PepA可能贡献细胞蛋白质降解，回收氨基酸用于应激响应如pH稳态和能量生成。此外，DNA结合蛋白HupB在低氧区域相对于需氧区域丰度八倍更高。HupB，一种小组蛋白样蛋白 also known as 热不稳定（HU）蛋白，保护DNA免受氧化损伤并促进适应应激。在哺乳动物宿主中，慢性铜绿假单胞菌感染由L-精氨酸代谢及其衍生物NO调节， enhanced 精氨酸分解代谢在慢性伤口部位观察到。慢性感染部位典型的微需氧环境 favor L-精氨酸发酵，导致NO缺乏， diminished 宿主防御的标志。有趣的是，L-精氨酸也支持吩嗪生产，精氨酸代谢 largely unexplored。

4.1.3 丙酮酸发酵调节基因

铜绿假单胞菌厌氧代谢的全基因组分析 identified 几个关键丙酮酸代谢基因，包括NADH依赖性乳酸 dehydrogenase（ldhA）、磷酸转乙酰酶（pta）和乙酸盐激酶（ackA）。丙酮酸向乳酸盐和乙酸盐的转化依赖完整ldhA和ackA-pta基因簇 respectively。ackA-pta启动子的厌氧诱导通过转录调节器Anr和整合宿主因子（IHF）由氧气张力调制。IHF，可能由anr基因编码， believed 包含一个4Fe-4S簇 function 作为氧气张力传感器。ihfA位点编码DNA弯曲IHF蛋白的一个亚基，在转录调节中 play a role。此外， identified gacS-ldhA操纵子（PA0926和PA0927），编码GacA/GacS双组分调节系统的传感器激酶GacS和推定的发酵乳酸 dehydrogenase（LdhA） respectively。ackA-pta位点（PA0835和PA0836）可能编码乙酸盐激酶和Pta respectively，而adhA位点（PA5427）编码推定的酒精 dehydrogenase（AdhA）。在氧限制条件下，adhA诱导以 facilitate 乙醇分解代谢，贡献厌氧能量代谢。

4.2 群体感应

铜绿假单胞菌利用群体感应（QS），一种细胞密度依赖性细胞间通信系统，在调节细菌毒力和生物膜形成中 play a pivotal role。两个主要QS信号分子，N-丁酰-L-高丝氨酸内酯（C4-HSL）和N-(3-氧代十二烷酰)-L-高丝氨酸内酯（3O-C12-HSL），通过转录激活剂对lasR/lasI和rhlR/rhlI介导QS。值得注意的是，lasI和rhlI的表达在低氧条件下显著上调。QS系统调制涉及反硝化的基因， thereby 影响细菌生长和生存通过调节生物膜内NO水平。此外，QS激活pel基因的转录，部分通过Rhl系统。pel基因产物合成葡萄糖丰富细胞外多糖基质 essential for 铜绿假单胞菌生物膜形成。

在CF气道环境中，rhlQS组件的最佳表达 benefit 铜绿假单胞菌持久性。QS控制snr-1基因的表达，其反过来调节反硝化速率。具体而言，rhl系统作为snr-1转录的厌氧阻遏物。 consequently，在缺乏RhlR时，由Snr-1提供的还原 power 增加， thus 增强NAR活性。然而，反硝化基因在rhlR突变体中的失调导致nar和nir基因转录 elevated，引起有毒NO积累和 subsequent 自我损伤。NO，厌氧呼吸的副产物，在rhlR突变体中积累尽管NOR活性适度增加（2倍），不足以减轻NO毒性。 thus，在厌氧条件下，铜绿假单胞菌依赖rhlQS系统和NO还原酶调节NO水平并 sustain robust 生物膜形成和生存。

4.3 3,5-环二鸟苷酸（c-di-GMP）

铜绿假单胞菌中另一个 crucial 信号分子是第二信使3,5-环二鸟苷酸（c-di-GMP），其 facilitate 细菌适应 diverse 环境条件。c-di-GMP在调节生物膜形成和分散中 play a central role。 elevated 细胞内c-di-GMP水平驱动从浮游到生物膜生活方式的过渡通过抑制运动相关基因，包括那些由FleQ调节的，并激活涉及外多糖生产和生物膜成熟的基因。相反， reduced c-di-GMP水平通过激活运动结构包括鞭毛和菌毛触发生物膜分散。c-di-GMP的合成和降解由二鸟苷酸环化酶（DGCs）和磷酸二酯酶（PDEs）催化 respectively。尽管QS和c-di-GMP信号在铜绿假单胞菌中的相互作用 not fully elucidated， both pathways 调节毒力和生物膜动力学， suggesting 潜在串扰。 current evidence 表明QS系统可调制细胞内c-di-GMP浓度。具体而言，Las-QS系统可能通过刺激DGC活性升高c-di-GMP水平，而Rhl-QS系统可能通过诱导PDE活性降低c-di-GMP。此外，酪氨酸磷酸酶TpbA通过去磷酸化抑制DGC TpbB的活性， thereby 减少生物膜形成。Las-QS正调节TpbA表达，而Rhl-QS不影响它。有趣的是，TpbA也增强rhl转录， indicating QS可负调节铜绿假单胞菌中c-di-GMP生产。然而，不同QS状态下c-di-GMP合成的确切动力学 remain unclear。 Moreover，NO被报道调制DGC和PDE活性。NO通过增强PDE活性抑制生物膜形成，导致细胞内c-di-GMP水平降低。

4.4 转录因子

TFs在调节基因表达以响应环境变化中 play a crucial role。细菌通过Anr或Dnr感知环境中的氧限制条件，并调节一系列基因的表达使细菌能够在氧限制环境中定植和生长。

4.4.1 Anr

Anr是一个充分表征的全局转录调节器和低氧条件下基因表达的关键激活剂。它控制一个低氧响应基因的调节网络并作为厌氧或微需氧生长的标志。在低氧张力下， active Anr促进铜绿假单胞菌生物膜形成和毒力，在宿主定植中 play a crucial role。删除anr基因导致缺陷生物膜发育并 often 废除厌氧生长，而 elevated Anr活性增强生物膜形成。 nevertheless， precise 潜在机制 remain incompletely understood。值得注意的是，Anr调节子基因在低氧下显示无显著转录增加，与Alvarez-Orgeta等人的发现一致， suggesting Anr调节涉及超越其自身调节子转录的机制。

Anr对低氧期间激活能量代谢途径 indispensable。它强烈诱导反硝化并调节其他转录调节器的表达，包括dnr和narXL双组分系统。dnr对厌氧生长期间激活反硝化 essential，控制涉及硝酸盐呼吸的基因子集。NarL响应调节器通过促进硝酸盐利用和抑制效率较低的能量产生途径如丙酮酸和精氨酸发酵调制低氧应激下的能量代谢。有趣的是， while Anr增强NarL生产，它也独立地通过上调arcDABC操纵子在厌氧条件下促进精氨酸发酵。此外，Anr激活负责丙酮酸发酵的ackA-pta操纵子以响应低氧。

Anr也上调编码高亲和力细胞色素氧化酶（hemF和hemN）和CupA菌毛组件（oprG和cupA1-5）的基因， facilitating 低氧期间的呼吸适应并贡献生物膜发育和致病性。此外，Anr通过调节小调节RNA PhrS影响群体感应， thereby 调制低氧下的生物膜适应性。

铜绿假单胞菌的一个充分研究毒力因子，溶血磷脂酶C（PlcH），由Anr tightly 调节。由PlcH释放的胆碱的分解代谢增强Anr活性。plcH启动子包含一个保守的Anr共识结合序列 across all 铜绿假单胞菌基因组。Anr抑制plcH表达，维持PlcH蛋白在水平 facilitate 有效宿主-病原体相互作用而不损害生物膜完整性。在氧限制条件下，PlcH生产可能变得不利，因为 excessive PlcH蛋白可能损害铜绿假单胞菌生物膜的结构完整性。Anr可能直接结合plcH启动子，其包含一个保守的Anr共识序列 across all 铜绿假单胞菌基因组。此保守序列中的突变导致低氧下plcH表达增加。尽管Anr共享其共识结合序列与次级调节器Dnr，它们的激活机制 differ； notably，Dnr不参与plcH抑制。Anr当其4Fe-4S铁硫簇保持完整时 active，而Dnr通过一氧化氮氧化其血红素辅因子激活，诱导构象变化 enabling DNA结合。

小RNA ErsA也在厌氧适应中 play an important role。它调节细菌-宿主相互作用，包括生物膜成熟、运动和抗生素耐药性。ErsA在氧限制条件下转录诱导并传输低氧信号到Anr调节子。它在转录后水平正调节Anr表达。一旦ErsA超越某个阈值，RNA结合蛋白Hfq与ErsA协同作用激活Anr。Hfq的此功能补充其自身对Anr的转录后调节， indicating ErsA介导的anr表达激活依赖Hfq。Hfq的伴侣活性可能促进ErsA和anr mRNA之间的相互作用，增强anr mRNA翻译，可能通过改善对其起始位点的访问。ErsA的此正调节贡献anr mRNA的稳定化，与当ErsA absent 时观察到的anr mRNA水平减少一致。此外，Hfq被报道通过未知机制刺激anr表达。删除ErsA导致铜绿假单胞菌的毒力 reduced both in vitro and in vivo，显著受损生物膜形成和成熟，并严重损害通过反硝化和精氨酸发酵的厌氧生长。ErsA在生物膜调节中的角色也可能涉及AlgC酶的下调和AmrZ调节子的激活。此外，ErsA直接负调节oprD mRNA，影响铜绿假单胞菌的包膜组成。这些发现表明铜绿假单胞菌对CF肺部环境的适应可能增加其对ErsA调节厌氧代谢的依赖。

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