把李斯特菌的“堡垒”变成“陷阱”：生物膜扩散策略带来新希望

研究背景

单增李斯特菌是食品工业最头疼的病原体之一。它能在低温、高盐、酸性环境中存活，感染后死亡率高达20%-50%。更麻烦的是，它擅长在不锈钢、塑料、玻璃等表面形成生物膜——细菌分泌胞外多糖、蛋白和DNA，把自己包裹成一层“黏液铠甲”。生物膜内的细菌对紫外线、高温、消毒剂的耐受性比浮游菌高出数百倍。

传统的清洁消毒方案往往依赖高浓度消毒剂、长时间浸泡或强机械力，但效果并不理想。一方面，生物膜深处的细菌很难被接触到；另一方面，残存的细菌可能产生耐药性，导致反复污染。那么，有没有一种更聪明的方法？答案是：诱导生物膜主动“解散”。生物膜的形成是一个动态循环过程：黏附→生长→成熟→扩散。扩散是生物膜的最后一个阶段，此时细菌会主动或被动地从生物膜中释放出来，恢复成游离状态。而游离状态的细菌对消毒剂非常敏感。因此，人为诱导生物膜提前进入扩散阶段，再配合常规消毒，就能实现高效清除。

研究内容与结果

1. 生物膜是怎么建起来的？

李斯特菌生物膜的形成分为四个阶段：初始黏附、生长、微菌落成熟为三维结构、扩散。初期靠鞭毛（flaA）运动接触到表面；随后分泌大量胞外聚合物（EPS），包括多糖、蛋白和DNA，形成稳定的三维支架。群体感应系统（Agr和LuxS）在其中充当“指挥部”，调控着生物膜的发育。多个关键基因（如inlA、prfA、actA、sigB等）参与了不同阶段的调控。

2. 为什么生物膜这么难杀？

EPS不仅提供了物理屏障，还阻碍消毒剂渗透。生物膜内部的细菌代谢活性低、营养缺乏，处于类似“休眠”的状态，对消毒剂天然耐受。混合菌种生物膜中，不同细菌之间的协同作用进一步增强了耐受性。

3. 如何让生物膜主动“解散”？

环境信号调控：营养缺乏、pH变化、氧气浓度改变等都能触发细菌主动脱离生物膜。例如，营养饥饿会诱导假单胞菌等从生物膜中释放。

一氧化氮（NO）：NO是一种气体信号分子，能激活扩散相关基因。研究发现，500 mmol/L硝普钠处理铜绿假单胞菌24小时后，细菌黏附减少、运动性增强，生物膜显著分散。虽然NO对李斯特菌的作用尚未充分研究，但这一机制在其他病原体中已被证实有效。

蛋白酶：蛋白酶K可在5分钟内以25 μg/mL的浓度完全分散成熟李斯特菌生物膜。含蛋白酶和α-淀粉酶的酶制剂对不锈钢表面生物膜的去除率达97.86%。蛋白酶能降解EPS中的蛋白质骨架，暴露内部细菌。

DNA酶（DNase）：胞外DNA是生物膜结构的重要成分。100 μg/mL DNase I可阻止李斯特菌EGDe菌株在聚苯乙烯表面形成生物膜。DNase还能增强抗生素对生物膜的渗透性。

降解群体感应信号：群体感应分子（AI-2和AIP）浓度降低到阈值以下时，生物膜形成能力减弱，进入扩散阶段。细菌素AL705在亚抑制浓度下能失活群体感应信号分子，抑制生物膜形成。

4. 其他病原体中的借鉴

D-氨基酸（如D-酪氨酸、D-色氨酸）能破坏芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌生物膜中的淀粉样纤维，诱导扩散。分散素B（Dispersin B）是一种糖苷水解酶，能降解胞外多糖，使细菌从生物膜中释放。

结语

这项综述为我们提供了一个全新的视角：与其和生物膜硬碰硬，不如“智取”——通过外源物质诱导生物膜主动解散，再施以常规消毒。未来，可以将NO供体、蛋白酶、DNase等开发成喷雾或清洗剂，与现有消毒流程联用。同时，针对李斯特菌特有的调控基因设计靶向抑制剂，从源头上阻断生物膜形成。当然，诱导扩散后的细菌是否比原始浮游菌更具致病性或耐药性，还需要进一步研究。但无论如何，这种“诱敌出城、一举歼灭”的策略，为食品加工环境中顽固生物膜的控制开辟了一条新路。

参考文献：Zhang, Junyi et al. “Strategic manipulation of biofilm dispersion for controlling Listeria monocytogenes infections.” Critical reviews in food science and nutrition vol. 65,27 (2025): 5384-5393. doi:10.1080/10408398.2024.2409340