利用转录组学方法解析嗜氧耐受性的弯曲杆菌属jejuni和coli

对餐桌有影响的“怕气”细菌为何重要

弯曲杆菌是全球范围内主要的食物中毒元凶，常与未煮熟的家禽和其他肉类有关。有趣的是，这些微生物被认为不喜欢氧气，只能在低氧环境中生长，例如动物肠道。然而它们在肉类加工过程中那些高氧步骤中仍能常常存活并导致疾病。本研究探讨两种主要致病物种——弯曲杆菌jejuni和弯曲杆菌coli——如何应对这一明显矛盾，以及这对提高食品安全意味着什么。

窥探受压细菌内部反应

研究者关注的是“嗜氧耐受”株的C. jejuni和C. coli——能够在常规空气中抵抗数小时的菌株。他们先在各自偏好的低氧条件下培养每个菌株，然后将培养物突然转入常大气氧，这类似屠宰线上的暴露情形。在15小时内反复采样并用RNA测序测定哪些基因上调或下调。这一方法提供了全基因组范围的内部应答快照，揭示细胞在哪些系统上减少活动以节省能量，哪些系统被增强以帮助细胞应对压力。

对生长与能量踩刹车

两种物种对氧应激的反应总体上都是放慢节奏。大量参与核糖体合成——细胞蛋白质工厂的基因被强烈下调。合成核糖体耗能巨大，因此缩减合成是细胞在恶劣条件下常见的资源保存方式。同时，许多与能量产生相关的基因，尤其是参与氧化磷酸化（以氧为基础的主要产能链）的基因也被减少。这表明细菌有意将其代谢“发动机转速”降下，可能以限制细胞内有害氧化副产物的积累。本质上，当面对过多氧气时，这些细菌选择休眠式应对，而不是努力快速生长。

为同一问题选择不同的金属策略

两种物种明显分歧的地方在于它们如何处理关键金属。C. coli上调了一整套参与摄取和贮存铁的基因；铁既是必需的又可能危险，因为它能促成有害活性分子的生成。相反，C. jejuni将许多铁摄取基因下调。取而代之的是，C. jejuni显著增加了导入钼酸盐和钨酸盐的基因表达，这些是钼和钨的形态，可嵌入能利用替代电子受体（如硝酸盐或某些硫化合物）的酶中。这些替代通路允许细菌进行较少直接依赖氧的呼吸形式，暗示C. jejuni在空气压倒性增加时可能部分从典型的以氧为基础的呼吸转向更厌氧的方式。

加强防护与修复损伤

除了金属和能量调控外，细菌还加强了外部防御。参与包膜和外膜维护的基因——这些结构有助于抵御环境攻击——在两种物种中均被上调，尤其是在暴露氧气后早期。一些帮助蛋白正确折叠和从损伤中恢复的基因，包括典型的热休克与伴侣蛋白基因，最初为节省资源而被下调，但随后被激活，可能用于修复受压损伤的蛋白质。一些与运动和环境感应相关的基因被下调，这类变化与其他研究所连结的生物膜形成增加有关——细菌在保护性群体中聚集，这能更好地抵御氧气和消毒剂。

这对食品安全的意义

总体而言，研究结果表明，这两种弯曲杆菌通过一系列共享与各自不同的策略在空气暴露中存活。两者都会对生长和能量使用踩刹车，并都加强外部屏障。但C. coli似乎更依赖与铁相关的系统，而C. jejuni则可能通过转向依赖钼和钨的酶来进行更节氧的呼吸，从而部分逃避氧的损害。对非专业读者而言，可得出的结论是：这些细菌比其“对氧敏感”的标签所暗示的要更能适应空气。理解这些生存伎俩可以指导新的防控策略——例如针对金属摄取、包膜形成或特定呼吸通路——以防止弯曲杆菌在加工环节存活并最终进入我们的餐盘。

引用: Delaporte, E., Karki, A.B. & Fakhr, M.K. Unraveling aerotolerancy of campylobacter jejuni and campylobacter coli using a transcriptomic approach. Sci Rep 16, 10906 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45944-w

关键词: 弯曲杆菌, 食源性疾病, 嗜氧耐受性, 氧化应激, 细菌呼吸