外源性有机酸通过促进代谢重新激活，增强了氟喹诺酮类药物对副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）持续存在菌株的杀灭作用

《Food Bioscience》：Exogenous organic acids potentiate fluoroquinolone killing of Vibrio parahaemolyticus persisters through metabolic reactivation

　　

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  转录组分析揭示了持耐性菌株低代谢的关键通路。
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  有机酸能够增强诺氟沙星对副溶血性弧菌持耐性菌株的杀菌效果。
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  这种组合能够在食品基质中安全地杀死持耐性菌株。
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  能量恢复可以增强药物积累和ROS驱动的持耐性菌株清除。

引言

副溶血性弧菌是一种主要存在于水产品中的食源性病原体，可引起急性或亚急性胃肠炎（Martinez-Urtaza和Baker-Austin 2020）。先前的研究表明，副溶血性弧菌具有形成持耐性菌株的能力（Chen等人，2026），这是一种在恶劣条件下（如高浓度抗生素）通过进入暂时性休眠状态存活的细胞亚群，一旦外部压力消失，这些细胞会逐渐恢复到活跃状态（Xiong等人，2022）。通过形成持耐性菌株，食源性病原体可以实现长期存活并导致反复感染（Fisher等人，2017）。此外，持耐性菌株通过提高存活率和突变频率促进了抗生素抗性的进化，对临床治疗构成风险（Windels等人，2019）。在食品工业中，持耐性菌株的形成导致食品加工和水产养殖过程中病原体存活率增加，从而对食品安全构成潜在风险（Xiong等人，2022）。总体而言，食源性病原体形成持耐性菌株对食品安全和人类健康有害，这突显了有效消除这些细胞的迫切需求。然而，以往关于持耐性菌株的研究主要集中在临床难治性病原体上，而专门针对食源性病原体持耐性菌株的控制策略仍然缺乏。

细菌的代谢活动与抗生素介导的杀菌作用密切相关，代谢增强通常与杀菌效果的提高相关（Bald等人，2017）。先前的研究表明，代谢刺激可以有效增强抗生素的效果。例如，甲硫氨酸可以增强替加环素的效力并逆转高水平的替加环素抗性（Fang等人，2025），而琥珀酸通过调节代谢流动和脂多糖生物合成来增强多粘菌素对耐药革兰氏阴性菌的杀菌效果（Wu等人，2025）。同样，持耐性菌株的异常耐受性归因于其显著降低的代谢速率（Manuse等人，2021）。一些研究报告称，调节持耐性菌株的代谢状态可以恢复其对抗生素的敏感性，从而有效清除这些休眠细胞。Allison等人首次证明，特定的代谢刺激物（包括葡萄糖、甘露醇和果糖）可以促进氨基糖苷类的吸收，并实现大肠杆菌持耐性菌株的有效清除。这一效应主要适用于氨基糖苷类，涉及适度的代谢重新激活、药物吸收增强、核糖体结合以及翻译错误介导的细胞死亡（Allison等人，2011）。后续研究进一步表明，葡萄糖补充可以增强青霉素和庆大霉素对酿血链球菌持耐性菌株的杀菌效果（Takada等人，2025），磺胺噻唑与葡萄糖/海藻糖的组合可以增强对肺炎克雷伯菌持耐性菌株的抗菌作用（Xie等人，2025），还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）可以增强氨基糖苷类对迟钝爱德华氏菌的杀菌效果（Zhong等人，2024），而肌苷已被证明可以增强喹诺酮类抗生素对肺炎克雷伯菌持耐性菌株的杀菌效果（Li等人，2024a）。总之，这些研究表明，代谢物介导的增强作用具有高度的情境依赖性，其效果取决于细菌种类、代谢增强剂和所用抗生素类别。氟喹诺酮类药物是控制副溶血性弧菌最常用的抗生素（Li等人，2024b）。不幸的是，针对副溶血性弧菌持耐性菌株增强氟喹诺酮类抗生素杀菌效果的有效策略仍然很少被探索。因此，系统地表征副溶血性弧菌持耐性菌株的代谢状态对于建立合理的代谢物筛选基础至关重要。转录组分析可以通过揭示与碳代谢和能量产生相关的通路改变来提供这一基础，从而指导候选代谢物的选择。

细菌对代谢物的吸收和利用效率与其生理状态和代谢能力密切相关。持耐性菌株通常保持完整的细胞膜表面结构（Zou等人，2020），同时通过降低表面膜质子动力（PMF）来减少与外界的物质交换和整体细胞呼吸及代谢水平（Mohiuddin等人，2022）。先前的研究探索了各种外源性代谢物（包括葡萄糖、果糖和其他代谢底物）作为潜在的代谢辅助剂。然而，这些化合物重新激活持耐性菌株的能力高度依赖于细菌种类、代谢状态、运输能力和与细胞内代谢途径的兼容性。不同代谢物的吸收和利用依赖于特定的运输系统和代谢过程，这可能带来不同的能量和代谢需求，从而影响它们在恢复代谢活动和增强抗生素介导的杀菌作用方面的有效性（Peyrusson等人，2020）。有机酸是一类参与中心碳代谢和细胞氧化还原调节的重要代谢物。它们的生物学效应取决于其化学性质、细胞内可用性和代谢利用途径。虽然在适当的pH条件下弱酸可以以未 dissociated 形式穿过细菌膜，但在接近中性的生理条件下，需要考虑酸的 dissociation 和细胞运输机制（Bjarnsholt等人，2015）。在一些临床感染治疗中，弱酸已经显示出对生物膜相关耐药细菌的有效辅助杀菌作用，并且对人类细胞安全（Kundukad等人，2020）。尽管它们在清除持耐性菌株中的应用仍有待探索，但我们在筛选过程中采用了基于转录组分析揭示的代谢特征的更广泛策略，以识别能够恢复代谢活性并增强抗生素介导的杀菌作用的外源性代谢物。

总之，本研究聚焦于食源性病原体副溶血性弧菌的持耐性菌株，旨在开发有效的清除策略并阐明其潜在机制。首先进行了转录组分析，以确定在持耐性菌株形成过程中被抑制的关键通路。随后筛选了能够恢复被抑制的代谢活性的候选代谢物，并评估了它们对诺氟沙星介导的持耐性菌株杀菌作用的影响。进一步在食品基质中验证了其应用潜力。最后，研究了这些增强剂发挥作用的分子机制，旨在为细菌持耐性菌株的有效清除提供新的见解和理论基础。

章节摘录

菌株制备和生成、持耐性菌株的定量和分离

菌株制备。本研究中分析的副溶血性弧菌菌株最初来自2021年4月在中国南京一个农贸市场收集的虾样本，该菌株的完整序列已上传至NCBI（VP17: CP150877.1）。所有细菌库存均在含有20%（v/v）甘油的保护性培养基中以-80 °C冷冻保存，最长保存12个月。在实验程序之前，冷冻库存需经过两次连续激活处理

转录组分析揭示了持耐性菌株形成的关键通路

利用转录组分析研究了副溶血性弧菌在形成持耐性菌株前后的基因表达变化，结果如图1所示。图1a显示共检测到1335个差异表达基因（p < 0.05），其中714个基因在野生型菌株中表达更高，621个基因在持耐性菌株中表达更高。通过qRT-PCR验证了RNA-seq技术获得的转录数据的可靠性（图S1）。图1b显示

讨论与结论

通过特定的代谢激活增强抗生素的杀菌效果是实现持耐性菌株清除的有效方法。然而，针对副溶血性弧菌持耐性菌株的有效策略，以及针对水产养殖中常用的氟喹诺酮类抗生素的研究仍然匮乏。基于副溶血性弧菌持耐性菌株的转录组特征，本研究确定氧化磷酸化通路是一个关键通路

CRediT作者贡献声明

Changzheng Shi：方法学、数据管理。Kai Jia：方法学、概念化。Huan Chen：写作——初稿、方法学、调查、正式分析、概念化。Xueping Jia：软件、资源。Xiaomei Bie：写作——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。Ruili Li：监督、方法学。Zhaoxin Lu：资源、概念化

Grant等人，2012；Kujdowicz等人，2021；Movasaghi等人，2008；Talari等人，2017；Tantala等人，2019。

没有需要声明的利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了江苏省农业自主创新计划的支持（资助编号CX(23)3043）。

Huan Chen|Xueping Jia|Changzheng Shi|Kai Jia|Ruili Li|Zhaoxin Lu|Xiaomei Bie