李斯特菌人体闯关记:胃酸杀不死,还会扰乱你的肠道?
单核细胞增生李斯特菌是一种致命食源性病原体,病死率高达20-30%。它主要通过被污染的即食食品、肉类、沙拉等进入人体。在引发感染前,它必须成功穿越人体消化道的第一道防线——胃酸和胆汁盐的严酷环境。幸存下来的细菌将抵达肠道,与数以万亿计的肠道微生物短兵相接。肠道菌群作为人体的“第二道免疫系统”,通过竞争营养、分泌抗菌物质等方式抵抗病原体定植。然而,病原体入侵也可能反过来改变肠道菌群的构成。
以往研究多在动物模型中进行,但动物与人类的肠道菌群存在显著差异。为此,韩国忠南大学的研究团队采用了一种更贴近人体的研究模型:体外消化联合粪便发酵模型,旨在揭示李斯特菌在人体消化道中的真实命运及其与肠道菌群的复杂博弈。
模拟闯关:胃酸与胆汁的生死考验
研究团队选取了5株具有代表性的李斯特菌菌株,包括临床分离株和食品分离株,并将它们混合成“鸡尾酒”菌群,以模拟现实中可能的多菌株污染。这些细菌首先被置于模拟胃液中。在模拟空腹(pH 2.0)的严苛条件下,不同菌株展现了惊人的生存差异:临床分离株NCCP 14714和F2365表现出最强的耐酸性,菌量仅下降约3-5个对数级;而来自食物的分离株ATCC 7644最为脆弱,菌量锐减7.6个对数级,近乎被团灭。混合菌群的生存能力介于二者之间。
当胃环境模拟餐后状态(pH 5.5)时,所有菌株均能轻松存活。在随后的模拟肠液(含胆汁和胰酶)阶段,所有幸存菌株的菌量保持稳定。这表明,胃酸是清除李斯特菌的最关键环节,且临床菌株的胃酸耐受性显著更强,这可能与其特定的应激反应基因(如sigB)有关。
深入腹地:与肠道菌群的遭遇战
闯过消化关的幸存者,被引入到一个更复杂的战场——体外粪便发酵系统。该系统接种了健康志愿者的粪便菌群,能在长达24小时内维持菌群活性和稳定性,为研究细菌间相互作用提供了理想平台。
研究发现,李斯特菌能够在此系统中存活并增殖。与此同时,肠道菌群的构成发生了显著变化。通过16S rRNA基因测序分析,在门水平上,感染李斯特菌后,拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度升高,而厚壁菌门(Bacillota)的丰度在早期受到抑制。在属水平上,一些具有益生或保护功能的关键细菌群体发生了特异性改变:
拟杆菌属(Bacteroides)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)丰度增加。它们能通过竞争营养、分泌抗菌物质或调节免疫来抵抗病原体。毛螺菌科(Lachnospiraceae)的某些成员,如地中海杆菌群(Mediterraneibacter gravus group) 也有所增加。该科细菌以产生短链脂肪酸、维护肠道屏障功能著称。这些变化看似是肠道菌群发起的“自卫反击”,但背后可能隐藏着更复杂的机制。
意外发现:紊乱的代谢与升高的乙醇
除了菌群组成,研究还监测了发酵过程中代谢产物的变化。短链脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸)是肠道健康的重要指标,但在感染组与未感染组之间未发现显著差异。
一个出乎意料的发现是:感染李斯特菌后,发酵体系中的乙醇浓度显著高于未感染组。乙醇通常由包括某些拟杆菌、双歧杆菌和地中海杆菌在内的肠道细菌产生。
乙醇水平的异常升高可能具有重要的病理意义。已知乙醇会破坏肠道上皮细胞间的紧密连接,导致“肠漏”,这可能为李斯特菌或其他有害物质进入血液循环打开方便之门,从而加剧感染和全身性炎症。这一发现首次将李斯特菌感染与肠道内乙醇代谢异常联系起来,提示其可能是感染过程中一个先前被忽视的破坏性环节。
生存策略:细菌素——攻击同行的“暗器”
李斯特菌如何能在复杂的肠道生态中立足并扰动菌群?研究发现,其自身携带的“武器”——细菌素可能起到了关键作用。例如,菌株F2365和NCCP 14714携带的李斯特菌溶素S(LLS),以及多株菌携带的Lmo2776,都是具有抗菌活性的细菌素。它们不像针对人类的毒素,而是专门用于攻击其他细菌,尤其是肠道中的某些共生菌(如普雷沃菌属)。
这种“细菌间战争”的策略,可以帮助李斯特菌在肠道中清除竞争对手,抢占生态位,从而成功定植。这解释了为何感染后肠道菌群的丰富度会有所下降,以及菌群结构会发生特异性重组。
这项研究清晰揭示:李斯特菌,特别是临床流行株,具备强大的消化道生存能力。它不仅能顽强地穿越胃酸屏障,还能在肠道内通过分泌细菌素等策略与原生菌群互动,改变微生态平衡,并可能引发乙醇代谢异常等不利于宿主的代谢变化。
这提醒我们,食品安全防控不仅需要关注食品中的初始污染量,更需要警惕那些“闯关能力”更强的菌株。同时,研究也强调了维持自身肠道菌群多样性和稳定性的重要性,一个健康的肠道微环境本身就是抵御此类病原体感染的重要堡垒。
未来,针对李斯特菌特定细菌素的干预,或通过益生元、益生菌维护肠道屏障,都可能成为预防李斯特菌病的新思路。
参考文献:1、Kim, Dong Woo et al. “Exploring the fate of Listeria monocytogenes in an in vitro digestion and fecal fermentation model: insights into survival during digestion and interaction with gut microbiota.” Frontiers in microbiology vol. 16 1616720. 23 Jul. 2025, doi:10.3389/fmicb.2025.1616720
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