单增李斯特菌的环境持久性及其在乳制品加工厂中的影响

  李斯特菌病是一种侵袭性疾病，致死率在20%到30%之间，由普遍存在的单增李斯特菌引起。人类李斯特菌病长期以来一直与食物有关。这是因为这种细菌无处不在，使其成为常见的食品污染物，对食品加工行业构成重大风险。尽管已经确定了多种复杂的应激应对机制作为导致这种病原体持久存在的重要因素，但对各种菌株持久存在的机制的完全理解仍然有限。此外，除了提高应对压力的遗传因素之外，在食品制造工厂中存在的各种环境因素也可能有助于这种病原体的持续存在。

  从生理学方面解释持留型单增李斯特菌

  1.细胞表面修饰

  单增李斯特菌可以通过改变细胞表面来适应食品加工环境中的应激源。膜的脂肪酸组成和磷脂的变化是细胞表面重塑的基础机制。为了应对环境压力，单增李斯特菌细胞通过修饰膜脂质脂肪酰基链来降低膜流动性(但足以维持膜的完整性和功能性)。它使细菌能够维持体内平衡并保护细胞质免受外来化学物质的影响，否则可能导致细胞损伤或死亡。

  2.对酸性物质的耐受性和抵抗力

  环境质子浓度(酸性环境)的增加可能会破坏细菌磷脂双层和胞质物质，导致细胞永久性损伤(例如，通过破坏质子动力)甚至导致细胞死亡。谷氨酸脱羧酶(GAD)系统是该病原体的主要酸适应途径之一，包括两个γ-氨基丁酸(GABA)/谷氨酸逆向转运蛋白(GadT1和GadT2)和三个GAD酶。GAD系统的耐酸机制是通过在反向转运蛋白的帮助下导入细胞外存在的谷氨酸来启动的。此后，GAD酶通过用质子取代α-羧基，将输入的谷氨酸不可逆地脱羧成GABA。然后，这种GABA被反向转运蛋白排出，以中和外部pH值并恢复新陈代谢，同时输入额外的谷氨酸以维持连续的循环。此外，为了提高细胞内的pH值，GAD酶还可以消耗细胞内的谷氨酸。另外，单增李斯特菌中的替代西格玛因子SigB(σB)有助于耐受多种应激，即氧化应激、酸应激、低温应激和渗透压等。

  3.消毒剂耐受性

  食品工业推荐使用的消毒剂浓度可以完全灭活悬浮或浮游状态的单增李斯特菌。然而，生物膜的存在可能会降低清洁和消毒(C&D)剂的敏感性，从而导致清洁系统失效。对生物膜的消毒功效很大程度上取决于各种表面属性，例如结构、形貌、粗糙度和电性能。pH值、温度、湿度和有机物(生物膜或食物颗粒)的环境因素也可能影响消毒效率。将这种病原体暴露于低于抑制水平的抗菌物质(选择压力)可能会使其随着时间的推移而产生耐药性。通过移动遗传元件获得外排泵蛋白可以通过挤压将细菌细胞内抗菌物质的积累限制在亚致死水平，是单增李斯特氏菌消毒剂耐受机制的重要贡献者。存活的单增李斯特菌细胞赋予表型改变的能力(存活但不可培养;VBNC和持久状态以及细胞表面修饰)和σB的表达也被认为是单增李斯特菌降低对消毒剂敏感性的其他可能机制。持留细胞反映了单增李斯特菌的休眠、非增殖状态，其形态从杆菌转变为球菌，对环境压力具有更大的耐受性(Knudsen 等，2013)。反复将这种病原体置于FPE中的亚致死消毒剂水平下，可能会使这种细菌适应并形成具有增强的外排泵活性的持久细胞，从而使单增李斯特菌能够承受内在和外在的应激源，甚至有助于通过降低C&D制剂的功效并促进病原体的长期存活来抵抗C&D制剂。

  4.表面附着和生物膜形成

  生物膜的形成对于表面附着的细菌在经过常规清洁和消毒的 FPE 中生存和持续存在至关重要。

  5.VBNC状态

  将这种细菌暴露于寡营养、酸度、极端温度和干燥条件下，可以使其存活的对应细菌进入VBNC状态。VBNC诱导的单增李斯特菌不能在标准平板培养基上培养，因为它们不会繁殖。因此，尽管进行了频繁的检测，但FPE样本中可能仍未检测到环境单增李斯特菌，因为结果可能无法准确反映样本的公共健康风险。而VBNC诱导的细胞仍然能够保持细胞完整性，以较低的速率继续代谢活动，并引起感染。此外，它们可以在有利的环境条件下轻松恢复到其生存状态。

  除此之外，单增李斯特菌的耐冷机制、抗氧化应激、交叉保护等机制也是其持留能力形成的重要一环。

  参考文献

  Chowdhury B, Anand S. Environmental persistence of Listeria monocytogenes and its implications in dairy processing plants [published online ahead of print, 2023 Sep 7]. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2023;10.1111/1541-4337.13234. doi:10.1111/1541-4337.13234