群体感应调控溶血葡萄球菌脓毒症：酚溶性调节蛋白毒素的关键作用及抗毒力治疗新靶点

为解决凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS）脓毒症致病机制不明确的问题，研究人员开展了溶血葡萄球菌群体感应（Agr）系统调控毒力的主题研究。发现Agr通过严格调控酚溶性调节蛋白（PSM）毒素表达驱动急性脓毒症进程，PSM细胞溶解能力是致病关键。该研究为CoNS脓毒症提供了Agr-PSM轴这一极具前景的抗毒力治疗靶点。

　　

在全球范围内，脓毒症仍是导致死亡的最常见原因之一，其死亡率高达20-30%，尤其对住院患者和新生儿构成严重威胁。尽管细菌感染是脓毒症的主要诱因，但不同病原体引起的脓毒症严重程度存在显著差异，这无法用传统的病原体相关分子模式（PAMP）理论完全解释。近年来，特定细菌毒力因子在脓毒症中的作用逐渐受到重视，其中就包括能直接攻击免疫细胞的毒素和帮助免疫逃逸的被动机制。

凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS）作为医院感染和新生儿迟发性脓毒症的主要病原体，其致病机制却鲜为人知。特别值得注意的是，与金黄色葡萄球菌（S. aureus）能产生多种毒素不同，CoNS通常只产生酚溶性调节蛋白（PSM）毒素家族成员。此前研究表明，在金黄色葡萄球菌中，群体感应（Agr）系统通过调控包括PSM在内的多种毒素表达影响脓毒症进程，但由于Agr功能失常菌株在临床分离株中常见，针对Agr的抗毒力治疗策略前景有限。那么，在CoNS中情况是否有所不同呢？

美国国家过敏和传染病研究所等单位的研究人员在《Cell Reports》发表了最新研究成果，以溶血葡萄球菌（S. haemolyticus）为模型，深入探究了Agr系统及其调控的PSM毒素在CoNS脓毒症中的作用机制。研究人员发现，Agr-PSM轴在溶血葡萄球菌引起的脓毒症中发挥着至关重要的作用，这为开发针对CoNS脓毒症的抗毒力疗法提供了新思路。

研究人员运用了多种关键技术方法：通过基因敲除技术构建了Δagr、Δpsmα、Δpsmβ和Δpsm等多种突变株；采用微阵列分析全基因组基因表达；使用RP-HPLC/ESI-MS技术定量检测PSM表达；建立小鼠系统性感染模型评估细菌毒力；利用人体中性粒细胞模型研究免疫细胞溶解和炎症反应；通过全基因组测序分析临床分离株的遗传特征。

Agr控制溶血葡萄球菌的PSM表达

研究首先确定了Agr系统在溶血葡萄球菌中的调控机制。通过5'-和3'-RACE实验，研究人员首次定义了溶血葡萄球菌RNAIII分子的结构，发现其表达具有典型的群体感应特征，在指数生长后期开始表达。微阵列分析显示，Agr主要正向调控psm基因和PSM输出系统Pmt的编码基因，而负向调控作用较弱且主要涉及代谢酶基因。值得注意的是，与金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌不同，溶血葡萄球菌的Agr系统不调控蛋白酶基因，这与其培养滤液缺乏蛋白酶活性的现象一致。

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PSM的Agr调控模式

溶血葡萄球菌产生一种α型PSM（ShPSMα）和三种β型PSM（ShPSMβ1、ShPSMβ2、ShPSMβ3）。研究人员构建了psmα、psmβ和双psm缺失突变株，发现Agr对psm基因转录具有严格的控制作用，Δagr和Δpsm突变株的培养滤液中完全检测不到PSM。对10株临床分离株的分析显示，大多数菌株保持PSM生产能力，而少数菌株因agrA基因突变失去PSM产生能力，这与临床常见Agr功能失常现象一致。

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Agr和PSM强烈影响小鼠脓毒症死亡率

小鼠脓毒症模型结果显示，野生型溶血葡萄球菌感染导致所有小鼠在2天内死亡，而Δagr和Δpsm突变株感染的小鼠全部存活。感染12小时后，野生型感染小鼠的炎症标志物（TNF和CXCL-1）水平显著高于突变株感染组，且血液和器官中的细菌载量也显著更高，脾脏和肾脏中减少约1个对数，血液和肝脏中减少约3个对数。

Agr和PSM适度影响促炎能力

研究发现纯化的PSM肽能引起人中性粒细胞Ca²⁺内流，培养滤液实验显示Δagr和Δpsm的促炎活性显著降低。然而，即使在没有Agr和PSM的情况下，溶血葡萄球菌仍保留相当程度的促炎活性，这可能是由于其表面PAMP（如磷酸壁酸和脂肽）的组成性释放所致。

PSM是溶血葡萄球菌细胞溶解特性的唯一原因

研究表明PSM是溶血葡萄球菌细胞溶解活性的唯一决定因素。在人和小鼠血琼脂平板上，溶血葡萄球菌和表皮葡萄球菌的溶血活性比金黄色葡萄球菌更强，且这种活性完全依赖Agr和PSM。培养滤液的溶血实验证实了Agr和PSM对溶血的重要贡献，其中PSMα的作用至少与所有PSMβ"溶血素"的总和相当。PSM同样负责中性粒细胞的溶解，并影响细菌在中性粒细胞内的存活能力。

这项

这项研究揭示了Agr群体感应系统通过严格调控PSM毒素表达，在溶血葡萄球菌脓毒症中发挥关键作用。与金黄色葡萄球菌不同，CoNS的Agr控制主要集中在PSM上，而不涉及其他强效毒力因子，这使得Agr和PSM成为治疗CoNS脓毒症的极具前景的抗毒力靶点。

研究结果强调了针对不同感染类型采取差异化治疗策略的重要性：对于慢性生物膜相关感染，Agr功能失常可能增强生物膜形成和抗生素耐药性；而对于急性脓毒症，抑制Agr-PSM轴可能成为有效的治疗手段。这一发现为开发针对CoNS脓毒症的特异性抗毒力疗法提供了理论依据，有望解决当前抗生素耐药性日益严重的临床挑战。

该研究的局限性在于小鼠感染模型不能完全模拟临床脓毒症的发病过程，未来需要进一步研究生物膜相关感染背景下溶血葡萄球菌的致病性，以及性别相关的潜在差异。尽管如此，这项研究为我们理解CoNS脓毒症的分子机制提供了重要见解，为开发新的治疗策略指明了方向。