《Phytomedicine》：A small molecule utilizes both antivirulence and host-directed mechanisms to combat bacterial infection
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摘要背景抗菌耐药性正在逐步削弱传统抗生素的疗效，由鼠伤寒沙门氏菌（ST）引起的细胞内感染仍然难以根除，凸显了对替代治疗策略的迫切需求。目的鉴定具有抗毒力和宿主导向活性、能够对抗ST感染的天然小分子化合物，并进一步表征其作用机制。方法采用双重筛选策略，筛选既能抑制ST侵袭又能抑
摘要
背景
抗菌耐药性正在逐步削弱传统抗生素的疗效，由鼠伤寒沙门氏菌（ST）引起的细胞内感染仍然难以根除，凸显了对替代治疗策略的迫切需求。
目的
鉴定具有抗毒力和宿主导向活性、能够对抗ST感染的天然小分子化合物，并进一步表征其作用机制。
方法
采用双重筛选策略，筛选既能抑制ST侵袭又能抑制其细胞内复制的化合物。通过RNA测序、定量聚合酶链反应、western blot分析、β-半乳糖苷酶报告基因实验、扫描电子显微镜和流式细胞术等方法研究活性化合物的作用机制。建立小鼠肠炎模型评估其疗效。
结果
阿魏酸（FA）被鉴定为一种双重作用抑制剂。FA抑制了SPI-4启动子PsiIA的活性，降低了SPI-4的转录和SiiE的分泌，并损害了SiiE依赖性黏附，从而限制了细菌侵袭。与此同时，FA抑制了巨噬细胞STAT3的磷酸化，增强了NRF2信号通路，导致细胞内亚铁离子减少和铁死亡，进而限制了细胞内细菌复制。此外，FA治疗减轻了小鼠ST诱导的肠炎。
结论
FA通过减弱细菌毒力和调节宿主铁稳态来保护机体免受ST感染。这些发现支持其作为抗毒力与宿主导向联合治疗候选药物的潜力。
引言
细胞内细菌如鼠伤寒沙门氏菌、结核分枝杆菌、志贺氏菌和单核细胞增生李斯特菌引起的感染每年导致数百万人死亡，构成重大的全球公共卫生挑战（Collier等，2013）。其中，沙门氏菌属是分布尤为广泛的革兰氏阴性病原体，位居全球胃肠道疾病主要致病因素前列（Giorgio和Helaine，2025；Threlfall，2002）。这些微生物定植于广泛的动物宿主肠道中，包括猪、牛、家禽、野生动物和伴侣动物（如狗、猫、鸟类和爬行动物）（Hoelzer等，2011）。人类感染通常由摄入受污染的食品引起。在美国，大多数报告病例与食用受污染的蔬菜、鸡蛋、家禽、牛肉和猪肉有关（Rabsch等，2001）。其他常与暴发疫情相关的传播媒介还包括乳制品、水果、芽苗菜和鱼类。鼠伤寒沙门氏菌（ST）在环境中广泛分布，加之其粪-口传播能力，使其成为最重要的食源性细菌性人畜共患病病原体之一（McDermott等，2018）。目前ST感染的临床治疗主要依赖氟喹诺酮类药物（如环丙沙星）、第三代头孢菌素（如头孢曲松）、复方磺胺甲噁唑、阿莫西林和阿奇霉素。然而，在人类医学和畜牧业中抗菌药物的广泛使用，导致ST分离株的抗生素耐药性急剧上升（Donkor等，2023；Giorgio和Helaine，2025）。从人类、食物和食品动物中分离的菌株现已对这些一线药物表现出多重耐药性（McDermott等，2018），甚至通常被视为最后治疗手段的碳青霉烯类药物最近也受到了威胁（世界卫生组织，2017；Miriagou等，2006）。这种不断恶化的耐药性形势威胁着ST感染在不久的将来变得无法治疗。因此，开发创新的抗感染策略已成为当务之急。
病原细菌部署了大量毒力因子来介导对宿主细胞的黏附、侵袭和免疫逃逸，以及获取营养和造成细胞损伤（Cegelski等，2008）。抗毒力策略在过去十年中作为一种范式转变的方法出现，专门针对这些毒力决定因子发挥作用，而非发挥杀菌或抑菌作用（Cegelski等，2008；Dehbanipour和Ghalavand，2022）。通过解除病原体的武装，这些药物有效地中和了其致病能力，而不直接杀死病原体（Calvert等，2018）。传统的杀菌抗生素施加了强大的选择压力，加速了耐药性的进化；相比之下，抗毒力疗法破坏了病原体与宿主之间的相互作用，从而减轻宿主损伤、减弱致病性，同时避免了与微生物致死相关的选择压力（Calvert等，2018）。在抗毒力抗感染药物的开发方面已取得重大进展（Dehbanipour和Ghalavand，2022）。例如，贝洛托珠单抗是首个获得美国食品药品监督管理局批准的抗毒力药物，它能中和艰难梭菌毒素TcdB（Dickey等，2017）；而叶黄素通过阻止生物膜形成和抑制rhlA和lasB的表达来抑制铜绿假单胞菌感染（G?kals?n等，2017）。
近年来，病原体-宿主相互作用的逐步阐明推动了宿主导向疗法（HDT）的发展（Hancock等，2012）。通过精确调节宿主免疫反应和细胞功能，HDT能有效限制细胞内病原体的复制并促进胞质内病原体的清除，从而为对抗细胞内细菌感染提供了一种范式转变的策略（Hancock等，2012；Zumla等，2016）。由于这些干预措施不施加直接的抗细菌压力，它们显著降低了耐药性产生的风险。此外，HDT可以微调宿主炎症水平并保留共生微生物群，最大程度地减少了对宿主的附带损伤（Zumla等，2016）。例如，伊马替尼可以重现宿主的"应急造血"功能——一种有助于清除病原体的先天免疫机制（Napier等，2015）。泼尼松通过激活糖皮质激素信号通路减轻肺炎链球菌感染引起的炎症损伤（Blum等，2015）。维生素D?通过增强IFN-γ和IL-15依赖性信号通路来增强宿主细胞清除结核分枝杆菌和幽门螺杆菌的能力（Guo等，2014）。同样，药物重定位策略已鉴定出洛哌丁胺作为一种HDT药物，通过增强溶酶体酸化和自噬来限制细胞内ST（Liu等，2024）。HDT现已成为标准抗菌方案的不可或缺的辅助手段，随着对宿主免疫机制理解的不断深入，有望成为未来抗感染治疗策略的关键方向。
鉴于抗毒力策略和宿主导向疗法在抗感染研究中展现的潜力，本研究系统地筛选了基于抑制ST侵袭和细胞内复制表型的化合物，成功鉴定出阿魏酸（FA）作为对抗ST感染的双重作用抑制剂。本研究进一步表征了FA限制ST侵袭和细胞内复制的作用机制及其对抗ST感染的疗效。
各章节摘要
细菌菌株、细胞系、培养方法和化学品
ST菌株在37°C下于含适当抗生素的Luria-Bertani肉汤（LB）中培养。通过向培养基中添加0.3 M NaCl实现SPI-1的诱导。HeLa和MDCK细胞在含10%胎牛血清（FBS）的Dulbecco改良鹰培养基中培养，而RAW 264.7巨噬细胞在含10% FBS的RPMI 1640培养基中培养。所有细胞系均在37°C、5% CO2的湿润环境中培养。极化MDCK单层细胞在MEM（Gibco, #41090036）加
FA及其结构类似物抑制ST侵袭和细胞内复制
为了鉴定能够阻断ST侵袭和细胞内复制的抑制剂，我们采用庆大霉素保护实验建立了一种双靶点化合物筛选系统（图1A），并筛选了包含1000多种天然小分子化合物的化合物库。侵袭抑制剂筛选结果显示，在40 μg ml-1的统一浓度下，FA、单宁酸、头孢烯烷、哈尔明碱、蜡树皮素和漆黄素显著损害了ST对HeLa细胞的侵袭（图1B）。随后
讨论
抗菌耐药性的快速升级使许多现有抗生素对临床中多重耐药病原体引起的感染无效。尽管迫切需要开发新的抗生素或替代抗感染策略，但传统的抗生素研发途径受到开发周期漫长、成本飙升和传统天然产物资源几乎耗尽的严重阻碍（Muteeb等，2023）。因此，对
结论
本研究证明，FA通过靶向细菌I型分泌系统（T1SS）和调节宿主铁稳态来发挥双重抗ST效应。这种双重机制使FA成为开发针对ST感染抗毒力和宿主导向疗法的机制明确的先导化合物。
资助信息
本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1801000）、国家自然科学基金（32373066和32573435）、吉林省自然科学基金（20240101282JC）、吉林省教育厅科学技术研究项目（JJKH20250157BS）和中央高校基本科研业务费的支持。
数据可用性
支持本研究的RNA-seq数据已存入NCBI SRA数据库，登录号为：PRJNA1297956（ST）和PRJNA1298174（RAW264.7）。
CRediT作者贡献声明
石振旭：写作–审阅与编辑，写作–初稿撰写，可视化，验证，方法学，研究，形式分析，数据管理。刘洪涛：写作–初稿撰写，可视化，方法学，研究，资金获取，形式分析，数据管理。李思齐：研究。李倩：形式分析。朱奎：写作–审阅与编辑，监督，方法学，概念构思。邱家章：写作–审阅与编辑，监督，资源，方法学，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报告的工作。
石振旭|刘洪涛|李思齐|李倩|朱奎|邱家章
