单核细胞增生李斯特菌的抗氧化应激新机制：c-di-AMP的关键作用

近期，一项发表在《Microorganisms》杂志上的研究揭示了c-di-AMP积累、L-半胱氨酸和氧气对单核细胞增生李斯特菌过氧化氢酶活性和抗氧化应激抗性的影响，为理解其生存机制提供了新的视角。

研究背景

单核细胞增生李斯特菌是一种革兰氏阳性致病菌，常见于环境中，能够在不利条件下生存。它是一种细胞内致病菌，能够进入并繁殖于哺乳动物细胞内，引发严重的李斯特菌病，尤其对免疫力低下者、老年人和孕妇构成威胁。在宿主体内，李斯特菌必须应对多种应激条件，如胃酸、胆汁和低氧环境。其抗氧化应激能力对于其生存和致病性至关重要。

c-di-AMP（环二腺苷酸）是一种关键的细菌信号分子，参与调节细菌的生长、细胞壁完整性、应激反应等多种生理过程。然而，c-di-AMP在李斯特菌抗氧化应激中的具体作用尚不清楚。此外，L-半胱氨酸作为一种重要的含硫氨基酸，对细菌的生长和氧化还原平衡至关重要，但其在李斯特菌中的作用机制也未被充分研究。

研究方法

实验菌株和培养条件

研究使用了单核细胞增生李斯特菌10403S野生型（WT）及其pdeA敲除突变株（∆pdeA）。pdeA编码一种能够降解c-di-AMP的磷酸二酯酶。实验中，细菌在有氧和无氧条件下培养，并在基础培养基（DM）中补充不同浓度的L-半胱氨酸，以评估其对细菌生长和应激反应的影响。

催化酶活性和生存能力实验

研究人员通过测量泡沫高度来评估过氧化氢酶（catalase）活性，并通过添加不同浓度的过氧化氢（H2O2）来评估细菌在氧化应激下的生存能力。实验结果显示，∆pdeA在早期静止期对氧化应激更为敏感，而在晚期静止期则表现出更强的抗性。

c-di-AMP水平测定

研究人员使用高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）技术测定了WT和∆pdeA在不同培养条件下的c-di-AMP水平。结果显示，∆pdeA的c-di-AMP水平显著高于WT，尤其是在无氧条件下。

转录组分析

为了深入了解c-di-AMP积累对李斯特菌基因表达的影响，研究人员进行了转录组分析。分析结果显示，与WT相比，∆pdeA中多个与氧化应激相关的基因表达发生了显著变化，特别是与戊糖磷酸途径（PPP）、碳代谢和TCA循环相关的基因。

研究结果

c-di-AMP积累对催化酶活性的影响

实验发现，∆pdeA在早期静止期的催化酶活性显著低于WT，但在晚期静止期，尽管c-di-AMP水平持续升高，∆pdeA的催化酶活性保持稳定。这表明c-di-AMP积累可能通过其他机制而非直接作用于催化酶活性来增强细菌的抗氧化应激能力。

c-di-AMP积累对氧化应激抗性的影响

在氧化应激实验中，WT在10小时生长后表现出比∆pdeA更强的抗性，但在18小时生长后，两者的抗性差异减小。这表明c-di-AMP积累可能在细菌生长的晚期阶段增强了∆pdeA的抗氧化应激能力。

L-半胱氨酸和氧气对c-di-AMP水平的影响

在有氧条件下，L-半胱氨酸补充并未显著影响WT和∆pdeA的c-di-AMP水平，但在无氧条件下，L-半胱氨酸补充显著提高了两者的c-di-AMP水平。这表明氧气的可用性直接影响c-di-AMP的稳态，而L-半胱氨酸可能通过影响c-di-AMP的合成和降解来调节其水平。

研究结论

本研究揭示了c-di-AMP在单核细胞增生李斯特菌抗氧化应激中的重要作用。c-di-AMP积累不仅影响催化酶活性，还通过调节多种代谢途径增强细菌的抗氧化应激能力。此外，L-半胱氨酸和氧气的可用性对c-di-AMP水平有显著影响，这为理解李斯特菌在不同环境条件下的生存机制提供了新的视角。这些发现不仅有助于开发新的抗菌策略，还为食品安全和公共卫生领域的研究提供了重要的理论依据。

未来的研究可以进一步探索c-di-AMP在其他细菌中的作用机制，以及如何利用这些发现来开发更有效的抗菌剂和食品保存方法。

参考文献：1、Yilmaz Topcam MM, Balagiannis DP, Karatzas KAG. Impact of c-di-AMP Accumulation, L-cysteine, and Oxygen on Catalase Activity and Oxidative Stress Resistance of Listeria monocytogenes 10403S. Microorganisms. 2025;13(6):1400. Published 2025 Jun 16. doi:10.3390/microorganisms13061400