沙門氏菌和單增李斯特菌誘導(dǎo)性耐酸響應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展

田牧雨，張一敏，董鵬程，毛衍偉，梁榮蓉，朱立賢,*，羅 欣,2

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210095）

近年來，食品安全問題已成為全球關(guān)注的重大問題，其中食源性致病菌是影響食品安全的主要因素之一，由食源性致病菌引起的疾病給人類健康帶來了嚴(yán)重危害，是食品安全的重大隱患。其中根據(jù)危險(xiǎn)性評(píng)估，沙門氏菌（Salmonella spp.）、單增李斯特菌（Listeria monocytogenes）和大腸桿菌O157:H7（Escherichia coli O157:H7）是3 種重要的肉源性致病菌，引起危害的可能性最大[1]。如何主動(dòng)、有效地消除沙門氏菌、單增李斯特菌等致病菌對(duì)生產(chǎn)企業(yè)造成的損失已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

沙門氏菌屬是腸桿菌科的一個(gè)大屬，在自然界分布廣泛、種類繁多，目前已檢測(cè)出的沙門氏菌血清型有2 500余種，我國(guó)已報(bào)道的有292 種血清型[2]。沙門氏菌廣泛存在于豬、牛、羊、家禽、鳥類、鼠類等多種動(dòng)物的腸道和內(nèi)臟中，主要通過污染水和糞便傳播。絕大多數(shù)的本屬細(xì)菌對(duì)人和動(dòng)物均有致病性，能引起人和動(dòng)物產(chǎn)生敗血癥與胃腸炎，甚至流產(chǎn)，并能引起人類食物中毒，是世界范圍內(nèi)危害公共衛(wèi)生的首要或次要致病菌[3]。根據(jù)歐洲食品安全管理局的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年僅在歐盟就有超過10萬 例人體感染病例報(bào)告，據(jù)估計(jì)，每年人類因感染沙門氏菌而患病的總體經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)可能高達(dá)30億 歐元[4]。

單增李斯特菌是一種人畜共患的病原菌，2002年世界衛(wèi)生組織把單增李斯特菌列為第四大主要的食源性致病菌[5]。單增李斯特菌在自然界中廣泛存在，有研究報(bào)道，單增李斯特菌可對(duì)肉、奶、蛋、水產(chǎn)品及蔬菜等產(chǎn)生不同程度污染，以對(duì)肉及肉制品的污染最嚴(yán)重[6]。單增李斯特菌能導(dǎo)致敗血癥、腦膜炎以及胃腸炎等，食物中毒癥狀主要表現(xiàn)為發(fā)燒、痙攣、寒顫、頭疼、腹瀉和嘔吐等，特別是老人、孕婦、兒童和免疫力低下的人群易受單增李斯特菌感染。單增李斯特菌引起的死亡率達(dá)到20%～30%[7]，我國(guó)各地食品監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示單增李斯特菌污染在肉及肉制品中普遍存在。此外，單增李斯特菌在4 ℃下仍然能生長(zhǎng)繁殖，所以食用未加熱的冷藏食品會(huì)增加食物中毒的危險(xiǎn)。

肉類生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常采用有機(jī)酸對(duì)微生物進(jìn)行消減，如在牛羊肉的屠宰線末端，以有機(jī)酸噴淋的形式用于胴體減菌[8]，或者在肉制品生產(chǎn)的過程中以其鹽的形式直接添加其中來達(dá)到抑菌的效果[9]。但是有研究發(fā)現(xiàn)沙門氏菌和單增李斯特菌在弱酸環(huán)境中生長(zhǎng)一段時(shí)間后，其后續(xù)的耐酸力增強(qiáng)，且能產(chǎn)生誘導(dǎo)性耐酸響應(yīng)（acid tolerance response，ATR），這一反應(yīng)能增強(qiáng)細(xì)菌穿越胃酸屏障的能力并提高其毒力，導(dǎo)致高危菌株的出現(xiàn)，對(duì)人類的健康造成很大威脅。

1 ATR概述

1.1 ATR的簡(jiǎn)介及危害

Foster等[10]首次提出ATR后、細(xì)菌（如乳酸菌、蠟樣芽孢桿菌、大腸桿菌等）在酸應(yīng)激條件下的適應(yīng)性反應(yīng)逐漸得到廣泛關(guān)注。ATR是指微生物在亞致死pH值酸環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后（酸適應(yīng)過程），其抵抗致死性酸環(huán)境（酸激過程）能力提高的一種反應(yīng)，也稱作耐酸性應(yīng)激[11-13]。ATR可增強(qiáng)細(xì)菌在酸性食品中的生存能力，同時(shí)產(chǎn)生交叉保護(hù)，提高菌株耐熱、耐氧化、耐滲透壓的能力，增加毒力基因的表達(dá)，增強(qiáng)細(xì)菌的潛在毒性[14]，使其在極端的胃酸環(huán)境中也能存活，對(duì)人類的生命健康造成了很大的威脅。在近30 年里，有許多從分子機(jī)制上對(duì)ATR的研究，其中不同環(huán)境參數(shù)對(duì)沙門氏菌ATR的影響以及ATR和毒性之間的關(guān)系研究甚多[15]。

1.2 弱酸環(huán)境下沙門氏菌和單增李斯特菌ATR的研究歷程

Foster等[10]最開始研究ATR是在鼠傷寒沙門氏菌細(xì)胞生長(zhǎng)的對(duì)數(shù)期，為增加其適應(yīng)過程，細(xì)菌從pH 7.6環(huán)境移到弱酸（鹽酸調(diào)至pH 5.8）環(huán)境培養(yǎng)，隨后在普遍致死的pH值（3.3）環(huán)境中進(jìn)行酸激，發(fā)現(xiàn)弱酸環(huán)境中生長(zhǎng)的鼠傷寒沙門氏菌具有抵抗強(qiáng)酸的能力。隨后的其他研究也使用了類似的方法對(duì)對(duì)數(shù)期鼠傷寒沙門氏菌的ATR進(jìn)行研究[13,16-17]。穩(wěn)定期的鼠傷寒沙門氏菌在中等酸性條件下也能產(chǎn)生ATR[18-19]。此外，有學(xué)者通過研究細(xì)菌在添加了葡萄糖等可發(fā)酵糖類的培養(yǎng)基中的繁殖情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵產(chǎn)物使培養(yǎng)基的pH值降低，細(xì)菌也產(chǎn)生了ATR。早期的研究使用了含無機(jī)酸或葡萄糖的培養(yǎng)基作為誘導(dǎo)環(huán)境，隨著研究深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)采用添加有機(jī)酸培養(yǎng)基短時(shí)誘導(dǎo)同樣可以使鼠傷寒沙門氏菌產(chǎn)生ATR[20-22]。

單增李斯特菌的ATR也引起了人們的關(guān)注，單增李斯特菌在通過胃的過程中以及在巨噬細(xì)胞吞噬體中短暫停留時(shí)，都會(huì)遇到酸性環(huán)境。單增李斯特菌具有許多潛在的抗應(yīng)激機(jī)制，可以在酸性環(huán)境下生存和增殖，這可能是其中的一種致病機(jī)理[23]。O’Driscoll等[23]研究發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌在pH 5.5酸性培養(yǎng)基中適應(yīng)1 h，其在致死性pH 3.5酸性培養(yǎng)基中存活率顯著升高。Davis等[24]研究發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌在pH 4.0～6.0的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)不同時(shí)間均可使其產(chǎn)生ATR，而在pH 5.0的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)1 h時(shí)單增李斯特菌最容易產(chǎn)生ATR。Samelis等[25]研究發(fā)現(xiàn)酸適應(yīng)的單增李斯特菌比非酸適應(yīng)的單增李斯特菌更耐酸，同時(shí)猜測(cè)培養(yǎng)基中含葡萄糖對(duì)單增李斯特菌耐酸的影響。Koutsoumanis等[11]研究了pH 4.0～7.0有機(jī)酸對(duì)單增李斯特菌誘導(dǎo)耐酸的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溫和酸性，即pH 5.0～6.0的環(huán)境中能提高其后續(xù)在pH 3.5的培養(yǎng)基中的存活率；然而，這種適應(yīng)性反應(yīng)強(qiáng)烈依賴于其他環(huán)境條件，例如誘導(dǎo)培養(yǎng)時(shí)的溫度或鹽濃度；另外，葡萄糖的存在使單增李斯特菌在pH值為3.5的條件下得以存活。除了亞致死性酸應(yīng)激以外，其他應(yīng)激（如高鹽、高溫和低溫應(yīng)激等）并不影響單增李斯特菌的耐酸性，但隨著鹽濃度的增加，細(xì)菌對(duì)酸的敏感性增強(qiáng)[11]。Zhang Yimin等[26]研究報(bào)道了有機(jī)酸誘導(dǎo)單增李斯特菌產(chǎn)生耐酸性可能與酸根離子的存在有關(guān)。另外，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)浮游態(tài)的單增李斯特菌長(zhǎng)時(shí)間暴露（16 ℃、15 d）在弱酸環(huán)境（pH 4.5）中，在不銹鋼設(shè)備上的附著力增強(qiáng)，同時(shí)附著細(xì)菌對(duì)強(qiáng)酸（pH 2）的抗性也有所提高[27]。因此，當(dāng)應(yīng)用酸性去污劑來清除食品設(shè)備上的單增李斯特菌時(shí)，應(yīng)考慮細(xì)菌產(chǎn)生的ATR。

有機(jī)酸因具有特殊的解離常數(shù)與良好的細(xì)胞膜通透性，滅菌能力和引發(fā)ATR的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無機(jī)酸。álvarez-Ordó?ez等[20]對(duì)不同類型有機(jī)酸（乳酸、醋酸、蘋果酸、檸檬酸、鹽酸）的誘導(dǎo)能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)檸檬酸誘導(dǎo)能力最強(qiáng)，而鹽酸誘導(dǎo)能力最弱；同時(shí)，該研究證明了乳酸和醋酸也具有較強(qiáng)的誘導(dǎo)能力。由于在食品加工中乳酸和醋酸被廣泛使用，因此有機(jī)酸的合理使用和選擇是影響食品安全的重要因素。

1.3 影響細(xì)菌產(chǎn)生ATR的主要因素

引起細(xì)菌產(chǎn)生ATR的因素有很多，除了不同種屬、不同血清型的細(xì)菌有自身特性外，還包括誘導(dǎo)時(shí)間、誘導(dǎo)pH值、誘導(dǎo)溫度、酸激pH值、酸激時(shí)間、細(xì)菌的生長(zhǎng)時(shí)期、誘導(dǎo)培養(yǎng)基組成成分、酸激培養(yǎng)基的組成成分、酸激溫度等。

1.3.1 內(nèi)部因素

已經(jīng)有部分研究顯示，不同血清型的沙門氏菌的耐酸性存在廣泛差異[28-29]，這些研究也顯示出本底耐酸性與細(xì)菌菌株的致病能力之間存在一定的關(guān)系。Berk等[28]對(duì)37 株沙門氏菌進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，來源于患者體內(nèi)的27株沙門氏菌菌株的耐酸性高于來源于食品的菌株，并且還發(fā)現(xiàn)高毒性的DT104沙門氏菌菌株具有較強(qiáng)耐酸性；這些結(jié)果顯示細(xì)菌產(chǎn)生的這種耐酸性可以很好地提高其在宿主中的存活能力，導(dǎo)致較高的致病性。另外，Zhang Yimin等[26]對(duì)4 株單增李斯特菌的ATR進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，不同血清型的單增李斯特菌ATR也存在顯著差異。

1.3.2 環(huán)境因素

細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖過程中存在的諸多不利條件會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生一定的抵抗力。事實(shí)上，這些外界環(huán)境因素比個(gè)體因素或菌株種類的影響更大。生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生ATR有著重要的影響，且對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期誘導(dǎo)性耐酸機(jī)制存在差異，處于穩(wěn)定期的細(xì)菌具有更強(qiáng)的耐酸能力[26]。

培養(yǎng)基的組成成分是影響ATR的重要因素。Tiwari等[17]研究了一種復(fù)合培養(yǎng)基（營(yíng)養(yǎng)肉湯）和一種基本培養(yǎng)基（含葡萄糖）對(duì)沙門氏菌ATR的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合培養(yǎng)基可使沙門氏菌產(chǎn)生更強(qiáng)烈的ATR；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)相較于在未酸化的培養(yǎng)基，鼠傷寒沙門氏菌在酸化的培養(yǎng)基中能產(chǎn)生更強(qiáng)的ATR。Kwon等[30]采用幾種短鏈脂肪酸對(duì)鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)乙酸和丙酸誘導(dǎo)產(chǎn)生的耐酸性顯著高于經(jīng)其他短鏈脂肪酸（丁酸和戊酸）誘導(dǎo)的處理組。Greenacre等[31]將鼠傷寒沙門氏菌在胰蛋白胨大豆肉湯中培養(yǎng)1～6 h，用乙酸或乳酸調(diào)節(jié)pH值至5.0、5.5、5.8，結(jié)果顯示，沙門氏菌在乙酸中培養(yǎng)比在乳酸中培養(yǎng)更易產(chǎn)生ATR，各種酸誘導(dǎo)沙門氏菌產(chǎn)生耐酸力如下：檸檬酸＞乙酸＞乳酸＞蘋果酸≥抗壞血酸。

有關(guān)溫度對(duì)細(xì)菌ATR影響的研究較少。Samelis等[32]以含葡萄糖的培養(yǎng)基和培養(yǎng)溫度10～30 ℃為誘導(dǎo)條件對(duì)穩(wěn)定期的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，與30 ℃相比，10 ℃下的鼠傷寒沙門氏菌其穩(wěn)定期的ATR顯著下降；同時(shí)，將傷寒沙門氏菌和單增李斯特菌在10 ℃條件下培養(yǎng)7 d后測(cè)定了細(xì)菌的耐酸能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與中性環(huán)境相比，微酸的環(huán)境顯著增加了兩種細(xì)菌的耐酸能力，但是這種耐酸能力顯著低于37 ℃處理組，該結(jié)果表明溫度對(duì)這兩種食源性致病菌的ATR均有影響。Tiwari等[17]發(fā)現(xiàn)30～45 ℃生長(zhǎng)環(huán)境并未對(duì)鼠傷寒沙門氏菌ATR產(chǎn)生明顯影響。但有其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，生長(zhǎng)溫度是改變鼠傷寒沙門氏菌ATR的一項(xiàng)重要因素，并且與25、37 ℃和45 ℃相比，低生長(zhǎng)溫度（10 ℃）可降低鼠傷寒沙門氏菌耐酸性[15]。Tiwari等[17]報(bào)道冷藏條件（4 ℃）培養(yǎng)的鼠傷寒沙門氏菌缺乏耐酸性，這些研究揭示了在食品加工過程中保持低溫可在一定程度上抑制ATR的形成。

酸激培養(yǎng)基的組成成分和酸激溫度是影響ATR最重要的兩個(gè)酸激因素。在鼠傷寒沙門氏菌ATR的研究中已經(jīng)涉及了許多酸激介質(zhì)（酸化的實(shí)驗(yàn)試劑——模擬胃液和酸性食品）和酸激pH值對(duì)其的影響。Leyer等[33]對(duì)鹽酸誘導(dǎo)后的鼠傷寒沙門氏菌以乳酸、丙酸和乙酸分別進(jìn)行酸激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸對(duì)鼠傷寒沙門氏菌的致死性最強(qiáng)。但Samelis等[32]用pH 3.5～3.7的乳酸和乙酸分別酸激含葡萄糖的培養(yǎng)基誘導(dǎo)后的鼠傷寒沙門氏菌，發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌對(duì)乙酸更加敏感。

2 細(xì)菌產(chǎn)生ATR的分子機(jī)制

沙門氏菌和單增李斯特菌在弱酸環(huán)境下的ATR是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜生理生化反應(yīng)，其中主要包括pH值穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、應(yīng)激蛋白分子的調(diào)控、細(xì)胞膜組成和流動(dòng)性控制等。這些系統(tǒng)涉及到各種基因和蛋白的表達(dá)與調(diào)控，以及細(xì)胞抵御酸應(yīng)激條件的防御系統(tǒng)的表達(dá)和特性。

2.1 pH值穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)

細(xì)菌有很多維持pH值穩(wěn)態(tài)的機(jī)制，包括F0F1-ATPase系統(tǒng)、精氨酸脫羧酶（arginine decarboxylase，ADC）系統(tǒng)、賴氨酸脫羧酶（lysine decarboxylase，LDC）系統(tǒng)、谷氨酸脫羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）系統(tǒng)等。

F0F1-ATPase是一種多亞基酶，能夠參與維持細(xì)胞內(nèi)pH值的穩(wěn)態(tài)。細(xì)菌胞外與胞內(nèi)存在一定的pH值梯度差，當(dāng)其增加并達(dá)到峰值時(shí)，誘導(dǎo)產(chǎn)生的F0F1-ATPase通過質(zhì)子排出產(chǎn)生質(zhì)子遷移力（proton motive force，PMF）。PMF可以促使胞內(nèi)質(zhì)子排出從而提高胞內(nèi)pH值來維持pH值平衡和細(xì)胞存活[34]。

在pH值為7.6～7.8的情況下，即使革蘭氏陰性菌在生長(zhǎng)過程中細(xì)胞外pH值發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)的pH值也會(huì)保持不變[35]。在低pH值的環(huán)境中，細(xì)胞質(zhì)會(huì)通過排出質(zhì)子來維持細(xì)胞內(nèi)pH值的穩(wěn)定。此外，有學(xué)者指出LDC和ADC系統(tǒng)的誘導(dǎo)在維持細(xì)胞內(nèi)pH值穩(wěn)定方面也起著重要的作用[15-16]。LDC系統(tǒng)由一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（CadC）、一種賴氨酸脫羧酶蛋白（CadA）和一種賴氨酸-尸胺逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CadB）組成。當(dāng)細(xì)菌處在低pH值環(huán)境下，位于細(xì)胞膜中的CadC蛋白可以作為信號(hào)的感應(yīng)器或轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子來激活細(xì)胞內(nèi)部的LDC系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)被激活后，LDC首先會(huì)結(jié)合1 個(gè)質(zhì)子使賴氨酸脫羧生產(chǎn)尸胺，并由反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白帶出，同時(shí)提高細(xì)胞內(nèi)pH值。Lee等[16]將CadC描述為一種與OmpR-EnvZ調(diào)節(jié)系統(tǒng)有關(guān)的全局性調(diào)節(jié)因子，它控制了在沙門氏菌中超過36 種蛋白的表達(dá)，這表明在極端酸性條件下，細(xì)菌的生存與LDC系統(tǒng)息息相關(guān)。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檸檬酸誘導(dǎo)后的海德堡沙門氏菌（Salmonella Heidelberg）暴露在致死pH值下，其生存率提高并且cadA、cadB、adiA和adiY基因表達(dá)上調(diào)[36]，這說明海德堡沙門氏菌在抵抗酸應(yīng)激時(shí)LDC和ADC系統(tǒng)會(huì)調(diào)控pH值穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，其中以LDC為主要的調(diào)控系統(tǒng)。

另外，有機(jī)酸以未解離的形態(tài)經(jīng)自由擴(kuò)散穿過細(xì)菌細(xì)胞膜直接進(jìn)入胞內(nèi)，由于胞內(nèi)接近中性的pH值環(huán)境，未解離的有機(jī)酸在胞內(nèi)解離，使pH值降低，細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生的pH值梯度差使氨基酸轉(zhuǎn)移并影響了其他多種細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)。早期的研究表明，鼠傷寒沙門氏菌在弱酸環(huán)境下ATR的產(chǎn)生依賴于蛋白質(zhì)的從頭合成，與依賴鎂離子的質(zhì)子轉(zhuǎn)位ATP酶有關(guān)，該實(shí)驗(yàn)利用雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳研究發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌在弱酸（pH 5.8）下適應(yīng)1 h，18 種蛋白質(zhì)表達(dá)發(fā)生了改變，其中6 種被抑制，而12 種被弱酸誘導(dǎo)表達(dá)[37]。近年來有研究顯示，單増李斯特菌產(chǎn)生的ATR可能與有機(jī)酸酸根離子的存在有關(guān)，即與細(xì)胞內(nèi)酸根離子的累積有關(guān)，酸根離子的累積會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)滲透壓的升高，同時(shí)導(dǎo)致胞內(nèi)的一些代謝物質(zhì)會(huì)發(fā)生改變，從而影響其后續(xù)的耐酸性[26]。

GAD系統(tǒng)廣泛存在于有機(jī)體的細(xì)胞中，當(dāng)細(xì)菌暴露在酸性環(huán)境下，能催化L-谷氨酸脫羧生成γ-氨基丁酸（γ-aminobutyrate，GABA）和CO2，從而消耗細(xì)胞內(nèi)質(zhì)子導(dǎo)致胞內(nèi)pH值增加，維持胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。GABA的合成和分泌是細(xì)菌抵抗極端酸性環(huán)境的重要機(jī)制[38]。Cotter等[39]發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌變異株的GAD活性與耐酸水平顯著相關(guān)，表明了在酸性環(huán)境下，GAD是維持pH值穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子。

2.2 應(yīng)激蛋白分子的調(diào)控

近年來，有很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)并鑒定出與環(huán)境壓力相關(guān)的保護(hù)性蛋白質(zhì)。細(xì)菌為了防止或修復(fù)由于酸應(yīng)激對(duì)自身高分子物質(zhì)的損害，在ATR過程中產(chǎn)生了酸休克蛋白（acid shock proteins，ASPs）。在沙門氏菌中，這些應(yīng)激蛋白包括替代σ因子的RpoS、鐵吸收調(diào)節(jié)蛋白、雙組分信號(hào)傳導(dǎo)PhoP/PhoQ和OmpR-EnvZ反應(yīng)調(diào)節(jié)器[35]。大多數(shù)被鑒定的ASPs都涉及到細(xì)胞調(diào)控、能量代謝、分子監(jiān)護(hù)、轉(zhuǎn)錄、翻譯、菌毛合成、細(xì)胞信號(hào)和毒力等各個(gè)方面[40]。

有研究發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌的ATR受SigB（σB）調(diào)控。σ因子是在RNA聚合酶中起關(guān)鍵作用的可解離的蛋白亞單位，在特定環(huán)境條件下識(shí)別啟動(dòng)子并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。當(dāng)細(xì)菌暴露在特定的壓力環(huán)境下時(shí)，σ因子被激活并進(jìn)一步啟動(dòng)調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。單增李斯特菌的σB因子與革蘭氏陰性菌應(yīng)激的主要調(diào)節(jié)蛋白R(shí)poS都屬于Sig70，它們能全局調(diào)控細(xì)菌中多種基因的表達(dá)并對(duì)細(xì)胞外的環(huán)境變化產(chǎn)生應(yīng)答[41]。

Lund等[42]認(rèn)為，根據(jù)生長(zhǎng)階段的不同，幾種調(diào)節(jié)蛋白參與調(diào)控ASPs的不同子集。替代σ因子的RpoS和OmpR-EnvZ反應(yīng)調(diào)節(jié)器可在ATR的穩(wěn)定期感應(yīng)ASPs。而Fur和PhoP/PhoQ參與了對(duì)數(shù)期ATR中ASPs的表達(dá)。特別地，在有機(jī)酸應(yīng)激下，F(xiàn)ur通過調(diào)節(jié)細(xì)菌的鐵代謝來調(diào)控ASPs的合成，從而對(duì)ATR產(chǎn)生影響；而PhoP/PhoQ則參與了無機(jī)酸應(yīng)激下ASPs的一系列反應(yīng)變化。álvarez-Ordó?ez等[43]研究表明，沙門氏菌在酸應(yīng)激條件下會(huì)發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，該反應(yīng)在各種基因的調(diào)控下會(huì)涉及大量具有調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、修復(fù)大分子損傷等不同功能的ASPs，且這些ASPs的誘導(dǎo)信號(hào)存在差異。因此，為了更清楚地闡明ASPs與細(xì)菌的存活和毒性的關(guān)系，有必要對(duì)ASPs做進(jìn)一步研究。

2.3 細(xì)胞膜組成和流動(dòng)性調(diào)控

2.3.1 沙門氏菌和單增李斯特菌細(xì)胞膜的組成

鼠傷寒沙門氏菌等革蘭氏陰性腸道細(xì)菌的細(xì)胞壁是由3 個(gè)形態(tài)不同的層組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞質(zhì)膜、肽聚糖層和細(xì)胞外膜。Osborn等[44]認(rèn)為，細(xì)菌的細(xì)胞外膜大約有60%的蛋白質(zhì)存在。單增李斯特菌是一種革蘭氏陽性菌。革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁較厚，肽聚糖含量豐富，且大多數(shù)脂質(zhì)都集中在細(xì)胞質(zhì)膜，其中磷脂占總極性膜脂的88%。單增李斯特菌的細(xì)胞膜脂肪酸主要由支鏈脂肪酸（branched-chain fatty acids，BCFAs）、異脂肪酸C15和前異脂肪酸C17組成，與常見的細(xì)菌細(xì)胞膜有較大差異[45-46]。

2.3.2 細(xì)胞膜脂肪酸與膜流動(dòng)性

細(xì)胞膜的流動(dòng)性主要由脂肪酸種類和磷脂組成變化來調(diào)節(jié)。膜流動(dòng)性與脂肪酸的成分和含量密切相關(guān)，高含量飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）有利于膜的堅(jiān)固性，而高含量的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）則有利于膜的流動(dòng)性。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)PUFA的凝固點(diǎn)比SFA更低，膜PUFA的含量越高，膜流動(dòng)性越高。

細(xì)胞膜的流動(dòng)性與許多因素有關(guān)，脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架，它對(duì)膜流動(dòng)性起著主要的作用。若細(xì)胞膜脂肪酸構(gòu)成改變，則會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜本身以及細(xì)胞整體功能的改變，如膜的通透性、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、酶的活性、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞分化等。Jump[47]的研究指出，PUFA可以改變胞飲與胞吐作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞離子通道，抑制DNA聚合酶活性，調(diào)控眾多基因的表達(dá)。

2.3.3 酸應(yīng)激下脂肪酸及膜流動(dòng)性變化

因?yàn)楦鞣N不利環(huán)境的脅迫，如溫度和滲透壓脅迫，可能導(dǎo)致細(xì)胞膜物理性質(zhì)發(fā)生改變。而細(xì)菌無法使自己免受各種外部物質(zhì)和化學(xué)因素的影響，細(xì)胞膜的完好是其生存的必要條件。此外，細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜作為一種可滲透的屏障，控制著物質(zhì)的運(yùn)輸，包括細(xì)胞中的溶解物。因此，在流體狀態(tài)下的細(xì)胞膜會(huì)將重要的代謝物包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到細(xì)胞質(zhì)中。通過調(diào)節(jié)膜流動(dòng)性可保證膜的生物活性狀態(tài)。然而，當(dāng)有害物質(zhì)如有毒物質(zhì)出現(xiàn)時(shí)，為了防止它們進(jìn)入細(xì)胞，膜的流動(dòng)性會(huì)降低。

單增李斯特菌存在一個(gè)適應(yīng)系統(tǒng)，能夠耐受一個(gè)較寬的pH值（4.1～9.0）環(huán)境范圍。在堿性條件下，主要是BCFAs發(fā)揮作用，而不是通過改變不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）的數(shù)量增加膜流動(dòng)性。相反，BCFAs在暴露于酸的環(huán)境下會(huì)減少[48]，Bonnet等[49]研究發(fā)現(xiàn)一旦細(xì)胞通過增強(qiáng)膜的硬度來適應(yīng)酸性環(huán)境，那么它們就會(huì)獲得對(duì)Nisin的交叉耐藥性。在家禽屠宰和加工過程會(huì)使用酸性化學(xué)去污劑如檸檬酸，當(dāng)細(xì)菌暴露在亞致死濃度的環(huán)境時(shí)，這些酸性化合物通過細(xì)胞降低了膜的流動(dòng)性，使細(xì)菌對(duì)酸性化合物產(chǎn)生抗性[50]。

乳酸通常作為殺菌劑以減少家畜中沙門氏菌等細(xì)菌的數(shù)量；然而，它的使用可能會(huì)引起沙門氏菌對(duì)其他環(huán)境壓力產(chǎn)生抗性[51]。沙門氏菌暴露于亞致死的酸性環(huán)境下，其膜流動(dòng)性會(huì)降低，從而導(dǎo)致更高程度的耐酸性，即沙門氏菌通過降低UFA與SFA的比率，并增加環(huán)狀脂肪酸的數(shù)量，從而適應(yīng)了微酸環(huán)境。

總體來看，革蘭氏陰性細(xì)菌在ATR中主要是降低了UFA與SFA的比率，少量增加了環(huán)狀脂肪酸的含量。相比之下，除了改變UFA與SFA的比值外，革蘭氏陽性細(xì)菌還能通過調(diào)節(jié)BCFAs的數(shù)量或其脂肪酸鏈的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)膜相，以應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境因素[52]。

3 結(jié) 語

ATR使細(xì)菌可以在極端的酸性環(huán)境下生存，這一反應(yīng)是危害人類生命健康的重要因素。近30 年來，細(xì)菌的ATR對(duì)食品安全的影響越來越受關(guān)注，很多研究表明細(xì)菌產(chǎn)生ATR是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，與各種不同的影響因素和許多分子機(jī)制密切相關(guān)。關(guān)于ATR的分子機(jī)制的研究主要集中在pH值穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、應(yīng)激蛋白分子的調(diào)控、細(xì)胞膜組成和流動(dòng)性控制等方面，這些研究主要通過分子層面闡述了ATR產(chǎn)生的機(jī)制。迄今為止，絕大多數(shù)的研究都是用各種不同的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)基進(jìn)行酸適應(yīng)和酸激來分析細(xì)菌的ATR，但在體內(nèi)研究中，很少有實(shí)驗(yàn)明確說明細(xì)菌ATR在食品鏈和宿主中的聯(lián)系。近年來，有學(xué)者使用了一種誘變的信號(hào)來標(biāo)記識(shí)別家畜胃環(huán)境中使鼠傷寒沙門氏菌存活的重要基因；此方法在未來可以被用來闡述細(xì)菌在酸性食物中或其他不利環(huán)境下存活所必需的分子系統(tǒng)，這將會(huì)成為研究細(xì)菌產(chǎn)生ATR的一個(gè)新熱點(diǎn)。