《International Journal of Molecular Sciences》：The Manipulation of Host Cells by Salmonella
沙门氏菌（Salmonella）仍然是一个严重的公共卫生威胁。据估计，在无意经口摄入后，每年感染超过2亿人。它部分通过最初加剧宿主炎症来克服定植抵抗。沙门氏菌（Salmonella）主动入侵宿主细胞，并广泛操纵内吞途径，以创造一个有利于其生存和生长的细胞内生态位。沙门氏菌（Salmonella）通过部署众多抗炎毒力因子来抵消其最初促成的炎症，以恢复宿主稳态，从而与宿主建立更长期的关联。本综述涵盖了沙门氏菌（Salmonella）对宿主细胞的入侵及其胞内复制和系统性播散策略。文中讨论了某些细胞对细胞内运输的广泛操纵，以及其他细胞从液泡中逃逸并在上皮细胞胞质溶胶内生长的机制。还讨论了伤寒毒素（typhoid toxin）和Vi荚膜（Vi capsule）。
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引言
沙门氏菌（Salmonella）是研究最深入的肠道细菌病原体之一。该属包含两个种：邦戈尔沙门氏菌（Salmonella bongori）和肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）。邦戈尔沙门氏菌（S. bongori）通常是冷血动物（主要是蜥蜴）的微生物。肠道沙门氏菌（S. enterica）分为六个亚种。肠道沙门氏菌（S. enterica）亚种肠道（enterica）的近3000个血清型中，许多是人类的重要病原体。它们引起胃肠道疾病（通常为自限性）或更严重的全身性疾病，即伤寒。伤寒群由伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhi）、副伤寒沙门氏菌（Salmonella Paratyphi）和仙台沙门氏菌（Salmonella Sendai）组成，它们仅感染人类。每年有超过1400万例伤寒和副伤寒病例。感染人类的常见非伤寒血清型为肠炎沙门氏菌（S. Enteritidis）、鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）和都柏林沙门氏菌（S. Dublin）。美国疾病控制中心估计，仅在美国就有130万例这些血清型的感染。特别值得关注的是鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）和肠炎沙门氏菌（S. Enteritidis）有时引起的侵袭性疾病，这在撒哈拉以南非洲尤其严重。非伤寒沙门氏菌（Salmonella）的血流感染在住院后病死率为20%。
沙门氏菌（Salmonella）的许多（但并非全部）毒力特性归因于其III型效应蛋白（type III effectors）的集合。肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）拥有两个独立的III型分泌系统（type III secretion systems），分别由沙门氏菌致病岛-1（Salmonella pathogenicity island-1，SPI-1）和沙门氏菌致病岛-2（Salmonella pathogenicity island-2，SPI-2）编码。除了分泌系统本身，每个岛还包含被注射到宿主细胞胞质溶胶中以操纵细胞使其有利于病原体的效应蛋白。还有许多III型效应蛋白被沙门氏菌（Salmonella）注射到宿主细胞中，由SPI-1或SPI-2编码但位于主要致病岛之外。总共有至少49种III型效应蛋白。由SPI-1编码的III型分泌系统分泌的效应蛋白主要影响微生物对宿主细胞的入侵并激发炎症反应。由SPI-2注射的效应蛋白通过减弱炎症、广泛修饰沙门氏菌包含液泡（Salmonella-containing vacuole，SCV）并实现系统性播散来促进细菌的胞内生存和生长。
1.1. 中和定植抵抗
在感染早期，沙门氏菌（Salmonella）部署多种促炎性III型效应蛋白。通常，宿主利用炎症作为抵御病原体的防御机制。然而，沙门氏菌（Salmonella）在肠道中诱导并加剧炎症，作为其毒力的必需组成部分。诱导的炎症减少了肠道微生物群，使沙门氏菌（Salmonella）能够克服定植抵抗。新的碳源和电子受体促进了沙门氏菌（Salmonella）的过度生长。产生的活性氧使沙门氏菌（Salmonella）能够通过产生四硫酸盐（tetrathionate）在乙醇胺上生长，这是一种微生物群无法使用的新型呼吸电子受体。沙门氏菌（Salmonella）分泌SPI-1效应蛋白SopE，驱动宿主产生硝酸盐（nitrate），这是一种额外的呼吸电子受体。硝酸盐是比四硫酸盐更好的电子受体，并抑制其利用所需基因的表达。鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）使用VI型分泌系统（type VI secretion system）杀死一般共生菌，并特异性地靶向产酸克雷伯菌（Klebsiella oxytoca），这是鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）入侵胃肠上皮所必需的。
1.2. 胃肠上皮的入侵
沙门氏菌（Salmonella）是最早被观察到侵入真核细胞的细菌病原体之一。它驻留在宿主细胞内一个称为沙门氏菌包含液泡（SCV）的液泡中。沙门氏菌（Salmonella）通过促进肌动蛋白重排和操纵磷脂酰肌醇代谢侵入非吞噬性胃肠上皮细胞，这种方式促进膜皱褶和巨胞饮事件。小GTP酶Rac1、Cdc42和RhoG被SPI-1效应蛋白SopE和SopE2激活。SopE2存在于大多数肠道沙门氏菌（S. enterica）血清型中，但不存在于伤寒血清型中。当与GTP结合时，这些蛋白质导致肌动蛋白聚合，在膜上产生皱褶并随之发生巨胞饮事件。激活的Rac1招募并激活WASP家族的成核蛋白，包括WAVE和N-Wasp，以及Arp2/3等，导致膜皱褶和沙门氏菌（Salmonella）的进入。SopE还通过与Rac1和Caveolin-1形成的复合物进一步激活膜皱褶。sopE2基因存在于大多数沙门氏菌（Salmonella）菌株中，而SopE由温和噬菌体携带，不存在于许多沙门氏菌（Salmonella）分离株中。
此外，SopB（一种肌醇多磷酸磷酸酶）通过促进肌动蛋白细胞骨架重排来促进入侵。SopB由SPI-1 III型分泌系统分泌，广泛分布于沙门氏菌（Salmonella）血清型中。它通过改变宿主细胞膜的脂质组成来促进沙门氏菌（Salmonella）入侵宿主细胞，这对于招募促进进入的宿主蛋白是必需的。含有SH3结构域的GEF转导因子被SopB通过其磷酸酶活性间接刺激，随后激活Rho家族GTP酶RhoG，引发肌动蛋白重排。SopB还通过其催化活性招募Rho GTP酶（如RhoD、RhoB、RhoH和RhoJ）到入侵位点，激活下游信号通路。具体而言，RhoB和RhoD的激活导致肌动蛋白聚合，有助于膜皱褶形成和宿主细胞对沙门氏菌（Salmonella）的内化。此外，SopB利用其肌醇磷酸酶活性将SNX18（一种SH3-PX-BAR结构域分选连接蛋白）招募到质膜，改变膜的磷酸肌醇景观。SNX18招募Dynamin-2和N-WASP到质膜，这对于沙门氏菌（Salmonella）入侵宿主细胞和SCV的形成是必需的。最后，SopB将分选连接蛋白9招募到质膜，它在肌动蛋白重排和皱褶中发挥作用。
SPI-1效应蛋白SipA并非入侵所必需，但通过稳定F-肌动蛋白和减少G-肌动蛋白来促进该过程，从而防止肌动蛋白丝解聚。它通过引起膜皱褶的空间定位和向外延伸来促进沙门氏菌（Salmonella）的摄取。SipA在多种沙门氏菌（Salmonella）血清型中表达。
1.3. 加剧炎症
通过将SopB、SopE和SopE2分泌到胃肠上皮细胞中，沙门氏菌（Salmonella）阻止宿主减弱炎症反应，这对早期感染很重要。除了Rho家族GTP酶外，这些效应蛋白还激活非经典信号复合物以进一步加剧炎症。SPI-1相关效应蛋白SopA和SopD增强了SopE、SopE2和SopB诱导的炎症反应。这两种效应蛋白通过靶向先天免疫信号机制以获取营养来增强炎症。两种宿主E3泛素连接酶TRIM56和TRIM65被SopA靶向，通过先天免疫受体MDA5和RIG-1增加干扰素-β的表达。SopD是沙门氏菌（Salmonella）毒力所必需的。它对Rab8具有GTP酶激活蛋白活性，Rab8通常抑制炎症。宿主特化血清型Gallinarum、Pullorum和Typhi不表达SopA。
SrfA是一种新型III型效应蛋白，通过促进NF-κB信号传导诱导炎症。它是一种古老蛋白质，由大多数沙门氏菌（Salmonella）血清型表达。它由SPI-1 III型分泌系统分泌到宿主细胞中。它靶向Toll相互作用蛋白，使IRAK-1-Toll相互作用蛋白与IL-1R相关激酶-1（IRAK）解离。释放的IRAK-1被磷酸化，然后激活NF-κB信号通路。这上调了LPS诱导的促炎细胞因子表达，包括IL-8、IL-1β和TNFα。当srfA被删除时，突变细菌的毒力减弱，诱导的炎症减少，这导致感染动物的存活率更高。因此，srfA突变体有可能成为活减毒疫苗株。
鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）中的优势sspH2等位基因是促炎的。它可以通过SPI-1或SPI-2所携带的III型分泌系统转位到宿主细胞中。由于其表达模式，它主要由SPI-2 III型分泌系统分泌。Cys9的棕榈酰化（一种翻译后修饰）将SspH2靶向宿主细胞质膜。该效应蛋白促进NOD1的空间选择性泛素化以增强炎症信号传导。有趣的是，来自某些沙门氏菌（Salmonella）菌株的SspH2据报道是抗炎的。从肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis）C50336中删除sspH2促进了IL-1β、IFN-γ、IL-12和iNOS细胞因子的表达。这可能归因于等位基因差异。事实上，都柏林沙门氏菌（S. Dublin）中常见的sspH2等位基因在氨基末端的一个富含亮氨酸重复结构域中具有60 bp的框内缺失，该结构域对靶向很重要。这表明它可能作用于与鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）优势等位基因不同的蛋白质。这很有趣，因为都柏林沙门氏菌（S. Dublin）主要是一种不诱导显著炎症的全身性病原体。SspH2不存在于Choleraesuis、Gallinarum和Pullorum血清型中，但存在于伤寒血清型中。需要更多工作来了解sspH2不同等位基因对沙门氏菌（Salmonella）毒力的影响。
1.4. 从沙门氏菌包含液泡中逃逸
沙门氏菌（Salmonella）有时会逃逸包含它的液泡，并在上皮细胞的胞质溶胶中大量增殖。事实上，早在入侵后15分钟，一些内化的细菌就可以在上皮细胞胞质溶胶中检测到。到感染后1小时，多达30%的内化细菌游离在胞质溶胶中。最终，沙门氏菌（Salmonella）在上皮细胞胞质溶胶中过度复制，但在巨噬细胞胞质溶胶中则不会。有趣的是，上皮细胞胞质溶胶中的细菌复制量远远超过SCV中观察到的量。胞质溶胶和液泡内的沙门氏菌（Salmonella）具有由其细胞内环境诱导的独特基因表达程序。通常与宿主细胞外细菌相关的基因，如SPI-1和SPI-4，在胞质溶胶中比在液泡中优先表达。两种SPI-1效应蛋白SopB和SipA是有效定植上皮细胞胞质溶胶所必需的，这明确表明该致病岛在入侵后发挥作用。当在多基因缺失文库中筛选上皮细胞时，发现ydgT、recA和corA三个基因通常促进细胞质沙门氏菌（Salmonella）增殖，而一个基因asmA与减少胞质溶胶内的复制有关。这些基因都不是液泡复制或液泡裂解所必需的，表明它们特异性地调节上皮细胞胞质溶胶内的微生物增殖。
CorA是鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）中主要的Mg2+内流通道，表明胞质溶胶内细菌生长需要Mg2+摄取。有趣的是，CorA被认为是鸡、牛和猪肠道定植的推定决定因素。CorA是BALB/c小鼠经口或腹腔感染后全身感染所必需的。RecA是重组DNA修复所必需的。宿主细胞胞质溶胶可能是细菌DNA损伤的一般位点，因为土拉弗朗西斯菌（Fransicella tularens）中DNA修复缺陷的突变体在U937人巨噬细胞的胞质溶胶内有复制缺陷。第三个被证明是鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）胞质溶胶复制所需的基因是ydgT。ydgT突变体在SCV中以野生型水平复制，但在上皮细胞胞质溶胶中生长非常差。YdgT及其旁系同源物Hha通过一种机制不明的机制作为水平获得基因（如SPI-1、SPI-2和SPI-5）的负调节因子。在遗传筛选中，ΔasmA是唯一被鉴定为在上皮细胞胞质溶胶中比野生型细菌增殖更多的突变体。删除asmA增强了上皮细胞的IL-18释放，推测是由于炎症小体激活增强。胞质溶胶细菌数量的增加可能归因于诱导焦亡细胞死亡和离开上皮细胞的能力降低。YdgT、RecA、CorA和AsmA由多种沙门氏菌（Salmonella）血清型表达。
1.5. 沙门氏菌包含液泡
留在液泡内的沙门氏菌（Salmonella）在宿主细胞内创造了一个独特的区室，称为沙门氏菌包含液泡（SCV）。SCV的生物发生由SPI-1和SPI-2效应蛋白以及多个小Rab GTP酶的招募完成。SCV的生物发生分为三个时间阶段：早期生物发生（感染后10分钟至1小时）、中期（1-4小时）和晚期（超过4小时）。在其生物发生后的几分钟内，早期内体与SCV相互作用。III型效应蛋白SopE和SopB将小GTP酶Rab5招募到SCV。这促进了早期内体与SCV的融合。Rab5下游的效应蛋白VPS34/p150（一种磷脂酰肌醇3-激酶）被招募并产生PtdIns(3)P。重要的是，SopB磷酸酶导致PI3P在早期SCV上积累，导致Rabs和早期内体抗原1与之结合。这阻止了SCV与溶酶体融合。它还导致SNX1和SNX3的招募。这些分选连接蛋白对于动态管状结构（称为宽敞液泡相关小管）的形成很重要。在接下来的一小时内，SCV发育成晚期内体。Rab5丢失，Rab7、溶酶体相关膜蛋白1和2以及v-ATP酶被招募，这需要SNX1和SNX3。SPI-1分泌的III型效应蛋白SopF结合磷酸肌醇以促进SCV的稳定性。SipA通过模拟R-SNARE并招募Syntaxin8来阻止SCV成熟为溶酶体，从而促进早期内体与SCV的融合。
细胞质动力蛋白和Rab7促进SCV在发育中期从入侵位点转移到核周微管组织中心。与GTP结合的Rab7招募效应蛋白RILP，使SCV靠近微管组织中心和高尔基体。在细菌复制的初始轮次中，大多数SCV聚集在该区域。招募的v-ATP酶使SCV酸化，这允许SPI-2编码的III型分泌系统与膜结合并随后将效应蛋白分泌到细胞质中。在感染的后期阶段，称为沙门氏菌诱导丝（Salmonella-induced filaments，SIFs）的高度动态小管从SCV中出现。SPI-2分泌的效应蛋白SifA、SseK3、SteA、SseG、SseF、SseJ、PipB2、SopD2参与SIF的形成，而SpvB具有负面作用。两种SPI-2效应蛋白SseF和SseG结合高尔基体驻留蛋白ACBD3，将SCV锚定在感染上皮细胞的高尔基体上，从而促进细菌复制。它们对抗效应蛋白SteA和PipB2，后者导致微管马达将液泡驱离高尔基体。两种效应蛋白PipB和PipB2定位于SIF和SCV膜中的脂筏。这两种效应蛋白在各种沙门氏菌（Salmonella）血清型中的保守性表明它们在不同宿主中促进毒力。PipB2有助于从SCV发出的微管生物发生。PipB2解除了kinesin-1分子马达的自抑制。SopD2干扰Rab7结合效应蛋白FYCO1和RILP的能力，从而阻止内体将货物运送到溶酶体。SifA、SteA、SseG、SseF和PipB2存在于多种肠道沙门氏菌（S. enterica）血清型中，而SseK3在Gallinarum、Pullorum和Typhi中缺失，SseJ和SopD2不由Typhi表达。
SifA稳定SCV，是感染上皮细胞中SIF形成所必需的。在SCV或SIF连续体内，与不相关SIF的液泡内沙门氏菌（Salmonella）相比，沙门氏菌（Salmonella）具有更高的代谢活性。因此，SifA通过促进从宿主细胞内体系统获取营养来帮助沙门氏菌（Salmonella）克服营养限制。此外，SifA通过结合SKIP/PLEKHM2来减少溶酶体抗菌活性，从而破坏Rab9依赖的甘露糖-6-磷酸受体的逆行运输。SifA与SKIP的复合物与HOPS复合物亚基Vps39相互作用，促进这种锚定因子招募到SCV。因此，沙门氏菌（Salmonella）通过招募内体和溶酶体膜融合机制到其所驻留的液泡，获得宿主膜和营养，从而确保胞内生存和复制。
SseJ是由SPI-2分泌的效应蛋白。它通常不存在于引起肠外疾病的沙门氏菌（Salmonella）菌株中。它调节SCV的膜动力学，参与SIF的生物发生。它定位于SCV的细胞质侧，与SseL一起通过招募真核脂质转运蛋白氧固醇结合蛋白1来促进液泡完整性。它通过改变液泡的脂质和蛋白质含量来稳定液泡。SseJ通过与GTP-RhoA的相互作用被激活，具有甘油磷脂-胆固醇酰基转移酶活性。SseJ通过激活涉及宿主激酶FAK和Akt的信号级联来抑制宿主胆固醇转运蛋白ABCA1的表达。抑制Abca1以促进感染期间胆固醇的积累对于胞内生存很重要。SseL存在于所有肠道沙门氏菌（S. enterica）血清型中，而SseH在伤寒血清型中缺失。
SPI-2效应蛋白SseF是SCV正确定位所必需的。SseF对于将动力蛋白招募到SCV和形成复制细菌簇是必需的。在SseF的C末端半部分有三个跨膜螺旋，这是将SCV定位到核周、高尔基体相关位置所必需的。因此，SseF、SseG和SifA通过影响微管马达蛋白的招募来实现SCV的精确定位。沙门氏菌（Salmonella）还将SseF注射到宿主细胞中以解毒SCV。SseF通过与RAB7和线粒体柠檬酸载体相互作用促进液泡内增殖。线粒体柠檬酸载体调节局部柠檬酸水平，并通过减弱活性氧的产生来减少氧化应激。因此，沙门氏菌（Salmonella）通过劫持线粒体代谢物转运蛋白来影响液泡环境并逃避抗菌防御。有趣的是，线粒体柠檬酸载体的药理学抑制使沙门氏菌（Salmonella）对抗菌防御敏感。因此，线粒体柠檬酸载体可能作为抗菌治疗的宿主靶点。SseF在肠道沙门氏菌（S. enterica）血清型中保守。
沙门氏菌（Salmonella）利用宿主葡萄糖转运蛋白Glut1为其自身利益服务。首先，鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）用SPI-1激活MAPK信号级联以上调Glut1，增强宿主对葡萄糖的摄取。其次，细菌将Glut1招募到液泡膜上，从而创建一个葡萄糖输入管道，促进细菌从胞质溶胶获取宿主葡萄糖。最后，在新发现的增强Glut1转运的调节机制中，细菌在SCV膜上引起K29连接的泛素化。有趣的是，SPI-1效应蛋白启动早期MAPK激活，刺激Glut1表达以支持沙门氏菌（Salmonella）的初始生存。然而，长时间的MAPK激活可能导致宿主细胞死亡或过度炎症。沙门氏菌（Salmonella）用SPI-2效应蛋白SpvC抵消早期MAPK激活，SpvC是一种磷酸苏氨酸裂解酶，不可逆地灭活MAPK。这种减弱抑制了促炎和促凋亡基因表达，为细菌复制创造了允许性生态位，也允许肠外播散。
伤寒沙门氏菌（S. Typhi）是高度宿主适应的。它只能感染人类，而密切相关的鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）具有广泛的宿主范围。鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）用SopD2和GtgE促进其在小鼠巨噬细胞内的增殖，而伤寒沙门氏菌（S. Typhi）缺乏这两种蛋白。删除任一基因都会减弱鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）在小鼠中的毒力。两种效应蛋白都靶向Rab32以防止抗菌因子递送到SCV。有趣的是，当伤寒沙门氏菌（S. Typhi）被工程化表达这两种它通常缺乏的效应蛋白时，Rab32招募被阻断，细菌可以在鼠和人巨噬细胞中生长。因此，伤寒沙门氏菌（S. Typhi）的严格宿主特异性是由缺乏单一效应蛋白决定的。
SPI-2效应蛋白SrfH据报道影响感染宿主细胞的粘附和运动。有趣的是，srfH的不同等位基因对细胞的粘附和迁移特性有不同的影响。SrfH的另一个功能是为SCV获取宿主胆固醇。它促进过氧化物酶体-溶酶体相互作用，并介导溶酶体胆固醇以过氧化物酶体为桥梁转移到SCV。SrfH具有PTS1过氧化物酶体靶向序列的变体GKM。它可以定位到过氧化物酶体，在那里激活ARF-1，导致招募磷脂酰肌醇-5-磷酸-4-激酶，在过氧化物酶体上产生磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸。这增强了过氧化物酶体/溶酶体相互作用，并允许溶酶体胆固醇转移到SCV。这种胆固醇通过增强SIF完整性和SCV的稳定性来促进细菌生长。
1.6. 限制炎症
人们很容易忽视，宿主-病原体相互作用是由长期的关联塑造的，这种关联并不以牺牲一切为代价最大化病原体复制，而是寻求在维持感染的同时保持宿主稳态。事实上，沙门氏菌（Salmonella）不仅有许多诱导炎症的机制，也有许多减弱炎症的机制。恢复宿主稳态使沙门氏菌（Salmonella）能够与宿主建立比原本更长期的关联。一些菌株也减弱炎症以在克服定植抵抗后促进系统性播散。事实上，删除一些毒力因子会导致较少的肠道疾病，但促进细菌向系统性部位的播散。
沙门氏菌（Salmonella）部署许多具有抗炎特性的III型效应蛋白。SopE除了在激活Rac1促进肌动蛋白聚合方面的作用外，还可以通过PLC?和villin引起肌动蛋白解聚，作为该效应蛋白对细胞骨架动态重塑的一部分。过度的肌动蛋白聚合可以进一步被SopA阻止，SopA抑制Cdc42激活。因此，SopA导致自限性入侵过程，以避免过度的细胞损伤并防止免疫反应的过度刺激。
SteE/SarA/GogC由SPI-1和SPI-2分泌。该效应蛋白通过触发抗炎反应的产生来重编程先天免疫。它将哺乳动物丝氨酸/苏氨酸激酶GSK3转化为酪氨酸激酶以指导巨噬细胞极化。GSK3磷酸化该效应蛋白，然后重编程它以磷酸化信号转导和转录激活因子3（STAT3）上的酪氨酸残基。GSK3的底物和氨基酸特异性因此被SteE重编程。激活的STAT3和GSK3允许SteE上调M2巨噬细胞标志物白细胞介素-4Rα。因此，SteE通过重编程先天免疫诱导抗炎环境。SteE不存在于Enteritidis或Typhi血清型中。
GogB是鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）中Gifsy-1温和噬菌体携带的III型效应蛋白，可由SPI-1或SPI-2分泌。它也可以在一些Enteritidis血清型菌株和Dublin血清型中找到。它作为抗炎剂来限制宿主组织损伤。它通过干扰NF-κB信号通路来实现这一点。它通过相互作用Skp1和人F-box only 22蛋白来靶向宿主SCF E3型泛素连接酶。它通过抑制IκB降解和减少NF-κB激活来下调炎症增强的定植。因此，GogB是一种抗炎效应蛋白，可减弱炎症增强的定植以限制感染期间的组织损伤。
AvrA也参与减弱宿主的炎症反应。在被SPI-1或SPI-2编码的III型分泌系统分泌后，AvrA通过抑制JNK和NF-κB通路来减少肠道炎症和全身细胞因子反应。它不存在于Choleraesuis或Typhi血清型中。AvrA通过去泛素化IκBα来阻止其降解，使其免受降解，从而抑制NF-κB激活。它减少肠道炎症、上皮细胞凋亡和全身细胞因子反应。它减少小鼠肠黏膜中对沙门氏菌（Salmonella）的促凋亡先天反应。通过减少免疫反应，它帮助沙门氏菌（Salmonella）建立细胞内生态位。AvrA的活性与哺乳动物宿主中的沙门氏菌（Salmonella）疾病一致，其中细菌引发时间调节的炎症但不破坏上皮细胞。
沙门氏菌（Salmonella）通过强力激活NF-κB信号通路诱导肠道炎症，这对于在肠道中获取营养是必需的。然而，所有沙门氏菌（Salmonella）分离株都编码至少一种锌金属蛋白酶GogA、PipA或GtgA，它们对抗炎症。GogA和GtgA可以由SPI-1或SPI-2所携带的III型分泌系统分泌，而PipA仅由SPI-1分泌系统注射到宿主细胞中。这些效应蛋白的保守性揭示了控制沙门氏菌（Salmonella）最初激发的炎症的重要性。值得注意的是，当菌株被工程化缺乏这三种效应蛋白时，毒力和致死性增强。这可能归因于肠道中促炎细胞因子的增加。这三种效应蛋白切割NF-κB转录因子p65和RelB的DNA结合环。因此，这些效应蛋白是切割NF-κB信号级联核心成分的蛋白酶，以减弱毒力从而保护宿主。
SseK1、SseK2和SseK3形成由SPI-2编码的III型分泌系统分泌的效应蛋白家族，它们操纵NF-κB信号传导。它们以需要将N-乙酰氨基葡萄糖转移到精氨酸残基的方式抑制TNFα刺激的NF-κB信号传导。这需要SseK1和SseK3中的DXD基序。在巨噬细胞感染期间，SseK蛋白阻止TNFα诱导的细胞死亡。SseK1和SseK3具有不同的底物特异性。SseK1导致FADD和TRADD（含死亡结构域的蛋白质）的GlcNAc化。SseK3导致TRADD的弱GlcNAc化，但不影响FADD。未鉴定的底物可能解释了缺乏SseK1和SseK3的沙门氏菌（Salmonella）的加性表型。SseK1不存在于Gallinarum或Typhi中，而SseK2仅存在于Typhimurium中。SseK3存在于一些Enteritidis和Typhimurium菌株以及Dublin和Choleraesuis中，但不存在于Gallinarum、Pullorum或Typhi中。
SteA由SPI-1或SPI-2编码的III型分泌系统分泌。它通过结合磷脂酰肌醇4-磷酸定位于感染细胞的质膜。SteA抑制NF-κB抑制剂IκB的降解。因此，该效应蛋白抑制宿主的促炎反应。感染steA突变细菌的小鼠比感染野生型沙门氏菌（Salmonella）的小鼠死亡更早。这表明SteA减弱炎症反应。感染steA突变细菌的细胞比感染野生型细菌的细胞具有更少的SIF。它可能影响SCV上的微管马达。当感染steA突变体时，SCV聚集并且比感染野生型细菌时含有更多细菌。它与SseF和SseG功能相关。SteA广泛分布于肠道沙门氏菌（S. enterica）血清型中。
SspH1是位于SPI-1和SPI-2之外的III型效应蛋白。它是一种具有新型E3连接酶活性的富含亮氨酸重复蛋白，仅存在于Typhimurium血清型中。氨基末端赋予其对泛素化靶标的特异性，而蛋白质的羧基末端区域具有E3连接酶活性。SspH1可以由SPI-1或SPI-2编码的III型分泌系统分泌，但由于其表达模式主要由SPI-2注射。SspH1与真核E3没有序列相似性或相似结构。SspH1是一种在细胞核中起作用的抗炎蛋白。它靶向PKN1（一种宿主丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶）以防止NF-κB依赖性基因表达。
沙门氏菌毒力质粒（spv）操纵子对人类发病机制很重要。spv操纵子由多种非伤寒沙门氏菌（Salmonella）血清型表达，但伤寒血清型不含有。SpvB、SpvC和SpvD主要（尽管不是唯一）由SPI-2 III型分泌系统分泌到宿主细胞胞质溶胶中。SpvB是一种ADP-核糖基化毒素，对小鼠中的沙门氏菌（Salmonella）毒力至关重要。除了使细胞骨架不稳定外，SpvB还与沙门氏菌（Salmonella）的增强生存和胞内复制有关。它通过靶向KEAP1下调IKKβ来抑制NF-κB活性，从而延迟宿主免疫反应，促进胞内细菌生存和增殖。它还通过调节转录因子NRF2干扰细胞内铁稳态。SpvB调节铁调素-铁转运蛋白轴，该轴调节全身铁代谢。SpvB增加肝脏铁调素合成，减少细胞铁输出蛋白铁转运蛋白，从而对抗铁可用性的限制。SpvB的氨基末端与网格蛋白及其衔接蛋白AP-1相互作用以破坏宿主膜运输。它抑制宿主内吞作用和蛋白质分泌。AP-1运输的底物被认为在限制病原体增殖中发挥作用。
SpvC是一种磷酸苏氨酸裂解酶，通过不可逆地去磷酸化Erk1/2、p38和JNK来减弱炎症。这减弱了促炎细胞因子（如TNFα和IL-8）的产生，帮助感染的宿主细胞恢复稳态。SpvC抑制焦亡和自噬。它抑制NLRP3和NLRC4。spvC突变体在巨噬细胞内的生长与野生型细菌相比没有缺陷，但无法到达血流。因此，SpvC似乎减弱了感染细胞的炎症反应，使携带沙门氏菌（Salmonella）的吞噬细胞能够系统性播散。缺乏SpvC或AvrA的鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）菌株在小鼠模型中比野生型细菌引起更严重的肠道炎症。因此，两种效应蛋白都帮助细菌逃避免疫检测。
SpvD在小鼠全身感染期间在毒力中发挥作用。SpvD干扰宿主细胞的核运输机制以操纵其免疫反应。SpvD操纵输出蛋白Xpo2，它参与输入蛋白的核-细胞质循环。这种相互作用减弱了输入蛋白-α从细胞核的循环，导致p65核转位缺陷，从而阻止NF-κB调节启动子的激活。尽管spvD在肠道沙门氏菌（S. enterica）的各种血清型中保守，但一个单核苷酸多态性将Typhimurium血清型中的主要等位基因与Enteritidis血清型中的主要等位基因区分开来。有趣的是，这种多态性改变了SpvD的水解活性、NF-κB通路的抑制程度以及小鼠中细菌毒力的程度。
在沙门氏菌（Salmonella）进入宿主细胞的细胞皱褶之后，细胞迅速恢复。这是由于蛋白酶体依赖性蛋白质降解对沙门氏菌（Salmonella）毒力效应蛋白功能的时间调节。细菌编码的GEF SopE和GAP SptP是沙门氏菌（Salmonella）入侵宿主细胞所必需的。两种效应蛋白都由SPI-1编码的III型分泌系统递送到宿主细胞胞质溶胶中。两种毒力因子在感染早期以相似量分泌到宿主细胞中；然而，蛋白酶体迅速降解刺激皱褶的SopE。另一方面，SptP具有慢得多的降解动力学。SptP作为Rac和Cdc42的GTP酶激活蛋白，在它们被SopB和SopE/SopE2最初激活后将其关闭。由于SptP的半衰期比SopE/SopE2长，皱褶是短暂的，这允许宿主细胞恢复稳态。SptP在沙门氏菌（Salmonella）血清型中保守。
SopB和SopD都是具有相反功能的效应蛋白。SopD是毒力所必需的，是一种SPI-1效应蛋白，通过靶向Rab8 GTP酶协调的抗炎通路来刺激促炎和抗炎信号传导。SopD对Rab8表现出GTP酶激活蛋白活性，从而通过抑制这种GTP酶来刺激炎症。SopD还通过将Rab8从其同源鸟苷解离抑制剂中置换出来来刺激抗炎信号级联。因此，值得注意的是，这种细菌效应蛋白已经进化出对同一宿主靶标的激动和拮抗活性，以增强或抑制对沙门氏菌（Salmonella）的炎症反应。除了激活Cdc42和刺激下游促炎信号传导外，SopB还通过其磷脂酰肌醇磷酸酶活性具有抗炎作用。SopB通过涉及PI3k、PDK1和mTORC2的信号级联激活Akt。这导致Yes相关蛋白的磷酸化，从而抑制B细胞中的NLRC4炎症小体。这导致促进细菌生存的宿主细胞环境。
1.7. 促进沙门氏菌在宿主体内播散的毒力因子
沙门氏菌（Salmonella）感染通常是轻微的，前提是它们被限制在胃肠道内。此类感染很少需要住院治疗。然而，当发生血流感染时，它们通常是致命的。因此，从肠道到血液的转变是一个需要更多研究的领域，考虑到阻止更严重感染的潜力。SPI-2效应蛋白的一个主要且大多被忽视的作用可能是利用感染吞噬细胞的粘附和迁移特性。SPI-2 III型分泌系统的突变在细胞培养感染模型中显示出适度的胞内生长缺陷，而在动物中则完全无毒力。事实上，没有一个SPI-2 III型分泌系统结构突变体在任何测试的口服接种量下到达动物的血流。这表明SPI-2的主要作用可能是促进宿主内播散。事实上，至少有四种SPI-2 III型效应蛋白和一种由SPI-1分泌的效应蛋白参与沙门氏菌（Salmonella）从胃肠道疾病向全身性疾病的转变。
沙门氏菌（Salmonella）通过将SPI-1效应蛋白SopF注射到胃肠上皮细胞中来进入固有层，这触发坏死性凋亡。SopF通过操纵PANoptosis促进沙门氏菌（Salmonella）的系统性播散。肠上皮细胞panoptosis（焦亡、凋亡和坏死性凋亡）是分隔食源性病原体的关键宿主防御。焦亡和凋亡导致
