Adaptive response of Yersinia enterocolitica to triclosan exposure
小肠结肠炎耶尔森菌对三氯生暴露的适应性响应
来源：LWT - Food Science and Technology 243 (2026) 119075
1.摘要
小肠结肠炎耶尔森菌因其环境胁迫抗逆性，给食品安全带来了显著风险。三氯生（TCS）作为食品加工中广泛使用的消毒剂，其胁迫下小肠结肠炎耶尔森菌的响应机制尚未明确。本研究评估了三氯生诱导的小肠结肠炎耶尔森菌适应性响应，并通过RNA-Seq解析了菌株的全局基因表达变化。结果显示，亚致死浓度的三氯生可诱导ATCC 23715菌株产生直接抗性与交叉抗性，包括菌株对抗生素的敏感性降低、酸耐受性显著增强，且猪肉汁基质会进一步提升菌株的三氯生抗性稳定性。转录组学分析发现，三氯生胁迫后菌株出现795个差异表达基因，主要涉及四大关键适应机制：代谢权衡策略，即核糖体通路、II型分泌系统等高耗能过程显著下调，同时外排泵、鞭毛运动相关基因显著上调；脲酶基因（ureC/E/G）激活，通过合成氨中和酸性环境；群体感应调控因子（lsrB）上调，提升AI-2转运效率以促进菌株自聚集；支链脂肪酸合成基因（fabI）上调，在不改变细胞膜通透性的前提下维持膜刚性。本研究阐明了小肠结肠炎耶尔森菌通过多通路协同变化应对三氯生胁迫的适应机制，为食品加工场景中减少亚致死消毒剂暴露、缓解致病菌耐药性发展提供了科学指导。
2.关键词
小肠结肠炎耶尔森菌、三氯生、消毒剂抗性、分子机制、转录组学
3.研究目的
首次系统解析小肠结肠炎耶尔森菌对亚致死浓度三氯生的适应性响应分子机制，填补该食源性致病菌三氯生胁迫响应的研究空白。
明确亚致死三氯生暴露是否会诱导小肠结肠炎耶尔森菌产生消毒剂直接抗性，以及对临床抗生素、食品加工中常见理化胁迫的交叉抗性。
通过转录组学解析三氯生胁迫下小肠结肠炎耶尔森菌的全局基因表达变化，锁定介导适应性响应的核心调控通路与关键功能基因。
探究猪肉汁食品基质对小肠结肠炎耶尔森菌三氯生抗性稳定性的影响，明确真实食品加工环境中的菌株存活风险。
为食品加工场所中三氯生的规范使用、小肠结肠炎耶尔森菌耐药性防控与食品安全风险干预提供理论依据和关键作用靶点。
4.研究思路
首先完成菌株基础药敏测定，通过微量肉汤稀释法测定10种消毒剂对小肠结肠炎耶尔森菌的最低抑菌浓度（MIC），明确菌株对三氯生的基础敏感性，选择ATCC 23715作为核心研究菌株。
开展三氯生适应性诱导实验，使用不同亚致死浓度三氯生预处理菌株，评估菌株对致死浓度三氯生的直接抗性，同时检测抗性在LB培养基与猪肉汁中的持续稳定性，确定最优亚致死胁迫条件。
进行交叉抗性系统评估，通过Kirby-Bauer纸片扩散法测定三氯生适应菌株对11种临床常用抗生素的敏感性变化，通过微量肉汤稀释法测定菌株对酸、碱、盐类理化胁迫的耐受性变化。
完成菌株关键表型测定，检测三氯生胁迫对菌株鞭毛运动能力、细胞膜完整性、细胞损伤程度、自聚集能力的影响，从表型层面明确菌株的适应性变化。
开展转录组学深度分析，对三氯生处理组与空白对照组菌株进行RNA-Seq测序，筛选差异表达基因，通过GO功能注释与KEGG通路富集分析，解析菌株应对三氯生胁迫的核心调控网络，并通过qRT-PCR验证测序结果的可靠性。
最后整合表型数据与转录组学结果，系统阐明小肠结肠炎耶尔森菌应对三氯生胁迫的适应性分子机制，筛选可用于风险防控的关键干预靶点。
5.研究亮点
首次全面解析了小肠结肠炎耶尔森菌对三氯生的适应性响应机制，填补了该重要食源性致病菌在消毒剂胁迫响应领域的研究空白，完善了食源性致病菌消毒剂抗性的研究体系。
证实了亚致死浓度三氯生不仅会诱导小肠结肠炎耶尔森菌产生直接消毒剂抗性，还会引发对氟喹诺酮类、头孢类、磺胺类抗生素的敏感性下降，以及对酸性环境的交叉耐受，同时明确猪肉汁食品基质会显著增强抗性稳定性，为食品加工与临床场景中的风险防控提供了关键实验依据。
通过转录组学揭示了小肠结肠炎耶尔森菌应对三氯生胁迫的核心生存策略——能量重分配机制，即通过下调核糖体合成、II型分泌系统等高耗能生命过程，将能量优先供给外排泵、鞭毛运动、胁迫耐受、群体感应等关键适应通路，为革兰氏阴性菌消毒剂适应机制研究提供了新的认知。
鉴定出脲酶系统、AI-2群体感应系统两个可干预的核心靶点，为阻断小肠结肠炎耶尔森菌的胁迫适应性、提升消毒剂杀菌效果、降低食品安全风险提供了全新的研发方向。
明确了小肠结肠炎耶尔森菌三氯生适应的独特特征：不改变细胞膜通透性，而是通过上调支链脂肪酸合成维持膜刚性，同时特异性激活脲酶系统增强酸耐受，协同调控鞭毛运动与群体感应提升环境存活能力，区别于大肠杆菌、铜绿假单胞菌等其他革兰氏阴性菌的经典适应机制。
6.可延伸的研究方向
开展食品来源、临床分离的小肠结肠炎耶尔森菌野生株三氯生适应性研究，验证实验室参考菌株的研究结果在不同来源、不同生物型菌株中的普适性。
进行多时间点的动态转录组、蛋白组与代谢组联合分析，解析小肠结肠炎耶尔森菌三氯生适应性的动态调控过程，完善基因型与表型的因果关联机制。
对脲酶系统、AI-2群体感应系统、鞭毛组装通路的关键基因进行基因敲除、回补与过表达实验，完成基因功能验证，明确其在三氯生适应中的具体作用与调控机制。
结合细胞模型与动物体内感染模型，探究亚致死三氯生暴露对小肠结肠炎耶尔森菌毒力与致病性的影响，评估抗性进化后的菌株食源性感染风险变化。
研究食品加工中常用消毒剂的联合暴露、反复间歇暴露对小肠结肠炎耶尔森菌抗性发展的影响，明确不同消毒剂、食品防腐保鲜剂之间的交叉抗性规律。
开发基于脲酶、AI-2转运系统的特异性抑制剂，验证其阻断小肠结肠炎耶尔森菌三氯生适应性、协同提升三氯生杀菌效果的应用潜力，开发新型消毒剂增效剂。
模拟真实食品加工全流程环境，探究不同温度、pH、食品基质、清洁消毒工艺下小肠结肠炎耶尔森菌三氯生抗性的发展规律，为食品加工场景制定针对性的致病菌防控策略。
7.测量数据及研究意义（标注原文对应图表）
不同浓度三氯生处理下菌株的生长曲线、三氯生直接抗性诱导的存活率、不同基质中抗性稳定性数据，来自Fig.1。研究意义：精准量化了三氯生对小肠结肠炎耶尔森菌的生长抑制效应，明确了1/2 MIC为最佳亚致死胁迫浓度；证实了亚致死三氯生可显著诱导菌株产生直接消毒剂抗性，且猪肉汁食品基质能显著增强抗性的稳定性，为食品加工环境中该菌的存活与传播风险提供了直接实验证据。
菌株对11种抗生素的抑菌圈直径与耐药性表型分类数据，来自Table 2。研究意义：证实了亚致死三氯生暴露会显著降低菌株对氟喹诺酮类、头孢类、磺胺类抗生素的敏感性，明确了三氯生的不规范使用会推动该菌抗生素耐药性发展的潜在风险，为食品加工与临床场景中消毒剂和抗生素的规范使用提供了科学警示。
菌株对盐酸、乙酸、乳酸、柠檬酸等酸类，以及氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钠、氯化钾的MIC与MBC数据，来自Table 3。研究意义：明确了亚致死三氯生暴露会特异性诱导菌株对无机酸与有机酸的交叉抗性，而对碱、盐胁迫的耐受性无显著影响，揭示了三氯生适应会增强该菌在胃酸环境、食品酸性防腐体系中的存活能力，提升了其食源性感染的潜在风险。
三氯生胁迫下菌株的游泳运动能力、细胞膜通透性、细胞损伤程度、自聚集率的表型数据，来自Fig.2。研究意义：证实了三氯生胁迫会显著增强菌株的鞭毛运动能力与自聚集能力，且不会造成细胞膜通透性改变与实质性细胞损伤，从表型层面揭示了该菌应对三氯生胁迫的适应策略，为后续转录组学的机制解析提供了直接的表型支撑。
转录组测序样本间基因表达相关性分析、差异表达基因火山图数据，来自Fig.3。研究意义：验证了转录组测序样本的生物学重复性与实验可靠性，明确了三氯生胁迫后菌株共有795个差异表达基因，其中376个上调、419个下调，为后续的基因功能富集分析奠定了核心数据基础。
差异表达基因的表达水平聚类热图数据，来自Fig.4。研究意义：直观展示了对照组与三氯生处理组的基因表达模式差异，验证了组内样本的表达一致性与组间的显著表达差异，进一步证实了三氯生胁迫对菌株全局基因表达的显著调控作用。
差异表达基因的GO功能富集分析数据，来自Fig.5。研究意义：明确了上调基因显著富集于细菌鞭毛依赖的细胞运动、金属离子与阳离子结合等功能，下调基因显著富集于蛋白质代谢、核糖体结构组成、细菌分泌系统等功能，从基因功能层面解析了该菌三氯生适应的核心生物学过程。
差异表达基因的KEGG通路富集分析气泡图数据，来自Fig.6。研究意义：锁定了鞭毛组装、甘油磷脂代谢、群体感应、丙酮酸代谢、三羧酸循环等显著上调的通路，以及核糖体、细菌分泌系统、糖酵解/糖异生、氮代谢等显著下调的通路，明确了该菌应对三氯生胁迫的核心代谢与信号调控网络。
关键差异表达基因的qRT-PCR验证数据，来自Fig.7。研究意义：对鞭毛组装、环境胁迫耐受、能量代谢、群体感应等通路的8个核心差异基因进行了表达验证，证实了RNA-seq测序结果的准确性与可靠性，保障了转录组学机制解析的科学性与严谨性。
三氯生适应关键差异表达基因的ID、名称、表达变化倍数与功能注释数据，来自Table 4。研究意义：系统梳理了鞭毛组装、ABC转运体、细菌分泌系统、群体感应四大通路的核心差异基因，量化了其表达变化幅度，为精准解析各通路在三氯生适应中的具体作用提供了关键的基因信息。
qRT-PCR验证所用引物的序列、对应基因与功能信息，来自Table 1。研究意义：明确了验证实验所用引物的序列与扩增靶点，保障了qRT-PCR实验的特异性、可重复性与结果准确性。
10种消毒剂对小肠结肠炎耶尔森菌的MIC测定数据，来自补充材料Table S2。研究意义：明确了该菌对不同类别消毒剂的基础敏感性，为选择三氯生作为核心研究对象、确定实验处理浓度提供了基础数据支撑。
11种抗生素对菌株的抑菌圈判读标准、不同菌株的基础消毒剂MIC数据，分别来自补充材料Table S1、Table S2。研究意义：为抗生素耐药性表型判定、菌株基础药敏特征分析提供了标准化依据与对照数据。
8.核心结论
本研究首次对小肠结肠炎耶尔森菌的三氯生适应性进行了系统整合分析，揭示了亚致死浓度三氯生会筛选出MIC升高的抗性菌株，同时赋予菌株对酸类物质与临床抗生素的交叉耐受性，显著增强了其在食品加工环境与宿主感染过程中的存活能力。
研究首次利用RNA-Seq转录组学技术，解析了小肠结肠炎耶尔森菌应对三氯生胁迫的分子适应机制，发现三氯生胁迫后菌株共出现795个与胁迫响应相关的差异表达基因。转录组数据阐明了该菌保守的能量重分配适应策略：通过下调核糖体、II型分泌系统相关基因的表达，减少高耗能过程的能量消耗，将ATP优先供给外排泵、鞭毛运动、AI-2介导的自聚集等关键适应过程，多通路协同提升了菌株的胁迫抗逆性。
研究锁定了两个可用于风险干预的关键靶点：介导酸抗性的脲酶系统核心基因ureC，以及介导生物膜形成与群体行为的AI-2转运系统关键基因lsrK。
尽管研究存在一定局限性，包括仅使用了实验室参考菌株、仅开展了单时间点的转录组分析、基因型与表型的关联以相关性为主尚未完成全面功能验证，但研究结果仍系统揭示了小肠结肠炎耶尔森菌三氯生适应的分子机制，为食品加工场所中亚致死三氯生的使用规范、靶向防控策略的开发提供了重要的理论依据。
9.芬兰Bioscreen仪器测量的微生物生长曲线数据的研究意义
本研究中使用的芬兰Bioscreen C全自动生长曲线分析仪，完成了不同浓度三氯生处理下小肠结肠炎耶尔森菌的生长曲线测定，其产生的实验数据具有以下核心研究意义：
第一，精准量化三氯生对菌株的生长抑制效应，确定亚致死胁迫的实验浓度。该仪器实现了对0~4倍MIC梯度浓度三氯生下菌株生长的全自动、高时间分辨率监测，每小时采集一次OD600数据，完整描绘了不同浓度三氯生对菌株生长速率、延滞期、最终生物量的影响，精准明确了MIC、2×MIC、4×MIC可完全抑制菌株生长，1/2、1/4 MIC为既能显著抑制生长、又能保证菌株存活的亚致死浓度，为后续适应性诱导、交叉抗性评估、转录组学分析等所有实验的浓度选择提供了精准、可重复的量化依据，解决了传统手动分光光度计测定时间分辨率低、操作误差大、无法捕捉连续生长动态的缺陷。
第二，高通量、多平行的同步测定，保障了实验结果的可靠性与统计学效力。Bioscreen仪器支持100孔板的高通量培养与同步检测，可同时完成多个三氯生浓度梯度、多个生物学重复的生长曲线测定，大幅提升了实验通量，消除了传统摇瓶分批培养的批次间环境误差，确保了生长抑制效应测定结果的稳定性，为实验结论提供了充足的统计学支撑。
第三，标准化的培养与检测体系，保障了研究结果的可重复性与学术可比性。仪器全程精准控制培养温度、振荡模式与转速，消除了传统培养方式中温度、溶氧、振荡幅度的波动对菌株生长的影响，为小肠结肠炎耶尔森菌的生长测定提供了标准化的实验体系，使得本研究的生长数据可在不同实验室间重复、对比与验证，大幅提升了研究数据的学术价值。
第四，捕捉亚致死胁迫下的精细生长表型，为菌株适应性响应研究提供核心表型基线。Bioscreen仪器的连续监测模式，完整捕捉了亚致死三氯生处理下菌株延滞期延长、生长速率下降的精细表型变化，明确了1/2 MIC三氯生对菌株的胁迫强度，完美契合亚致死胁迫的实验要求，避免了传统终点法测定无法捕捉生长动态变化的缺陷。同时，该生长曲线数据是后续评估菌株适应性抗性、交叉抗性表型的核心对照基线，也为转录组学分析中生长相关通路的差异表达提供了直接的表型对应关系，是连接菌株表型变化与分子机制解析的关键桥梁。