Exposure to Low Doses of Biocides Increases Resistance to Other Biocides and to Antibiotics in Strains of Listeria monocytogenes
暴露于低剂量杀菌剂会增加李斯特菌菌株对其他杀菌剂和抗生素的耐药性
来源：Biology 2025, 14, 495.
1. 摘要
本研究测定了三种食品工业和医疗系统常用消毒剂——次氯酸钠（SHY）、过氧乙酸（PAA）和苯扎氯铵（BZK）的亚抑菌浓度对5株单核细胞增生李斯特菌（*Listeria monocytogenes*）的杀菌剂耐药性和抗生素耐药性的影响。结果显示，三种消毒剂对李斯特菌的最低抑菌浓度（MIC）范围分别为3533.3±28.9~3783.3±28.9 ppm（SHY）、1000.0±25.0~1050.0±25.0 ppm（PAA）和1.3±0.6~4.3±0.6 ppm（BZK）；最低杀菌浓度（MBC）范围分别为3683.3±57.7~3983.3±28.9 ppm（SHY）、1050.0±25.0~1250.0±25.0 ppm（PAA）和1.7±1.2~4.7±1.2 ppm（BZK）。将菌株暴露于逐步升高的亚抑菌浓度消毒剂后，菌株对这些物质产生了适应性和交叉适应性，其中BZK的诱导作用最为显著，部分菌株的MIC值最高增加了5.2倍。同时，消毒剂暴露还导致菌株对多种临床常用抗生素的耐药性发生改变，部分菌株从敏感或中介耐药状态转变为完全耐药，尤其是暴露于SHY后。研究结果表明，在食品工业和医疗系统中应避免使用亚致死浓度的消毒剂，以防止细菌耐药性的产生和传播。
2. 关键词
单核细胞增生李斯特菌、消毒剂、低剂量、适应性、抗生素耐药性
3. 研究目的
针对当前消毒剂不当使用可能导致细菌耐药性增加的公共卫生问题，系统评估三种不同作用机制的常用消毒剂（氧化性的SHY和PAA、阳离子表面活性剂类的BZK）的亚抑菌浓度对5株不同血清型单核细胞增生李斯特菌的适应性和交叉适应性影响；分析消毒剂暴露后菌株对30种涵盖主要类别的临床常用抗生素的敏感性变化；探讨消毒剂耐药与抗生素耐药之间的潜在关联；为规范消毒剂使用、制定有效的细菌耐药性防控策略提供科学依据和实验支撑。
4. 研究思路
首先采用肉汤微量稀释法，利用芬兰Bioscreen C MBR微生物生长分析仪测定三种消毒剂对5株李斯特菌的初始MIC和MBC；然后通过连续传代培养，逐步提高培养基中消毒剂的浓度，诱导菌株产生适应性；接着再次测定适应后菌株对三种消毒剂的MIC和MBC，评估其自身适应性和交叉适应性水平；随后采用纸片扩散法测定适应前后菌株对30种临床常用抗生素的抑菌圈直径，按照EUCAST和CLSI标准将菌株分为敏感、中介和耐药三类；最后通过Mann-Whitney U非参数检验对所有数据进行统计学分析，比较各组之间的显著性差异，综合分析低剂量消毒剂暴露对李斯特菌耐药性的影响。
5. 研究亮点
首次系统比较了三种不同作用机制的常用消毒剂对单核细胞增生李斯特菌的适应性和交叉适应性诱导能力，明确了苯扎氯铵是诱导耐药性最强的消毒剂，为消毒剂的合理选择提供了直接依据。
采用了5株不同血清型的李斯特菌（包括临床感染最常见的1/2a、1/2b和4b型），覆盖了食品和临床环境中的主要流行菌株，研究结果具有广泛的代表性和实际应用价值。
同时评估了消毒剂暴露对30种临床常用抗生素耐药性的影响，涵盖了氨基糖苷类、β-内酰胺类、喹诺酮类、大环内酯类等所有主要抗生素类别，全面揭示了消毒剂与抗生素之间的交叉耐药风险。
不仅发现了消毒剂暴露会导致细菌耐药性增加，还观察到部分菌株对某些抗生素的耐药性出现降低的现象，为探索抗生素耐药性逆转机制提供了新的线索。
实验设计严谨，所有实验均设置三次生物学重复，采用标准化的实验方法和统计学分析，确保了研究结果的可靠性和可重复性。
6. 可延伸的方向
从分子水平深入探究李斯特菌对消毒剂产生适应性的机制，重点研究外排泵（如MdrL和Lde）过表达、细胞膜脂质成分改变、生物膜形成相关基因调控等在耐药性产生中的作用。
评估消毒剂适应菌株在实际食品加工环境（如不锈钢表面、塑料表面）中的存活能力、生物膜形成能力和传播风险，分析其对食品安全生产的潜在威胁。
研究消毒剂与抗生素联合使用对细菌耐药性发展的影响，筛选能够抑制耐药性产生或逆转已有耐药性的协同组合，为临床治疗和食品防腐提供新方案。
开发新型消毒技术，如物理消毒与化学消毒结合、纳米消毒剂等，评估其对耐药菌的杀灭效果，减少传统化学消毒剂的使用量。
研究消毒剂适应菌株的毒力基因表达和致病性变化，分析其对人类健康的潜在风险是否增加。
开展长期暴露和传代实验，观察消毒剂耐药性的稳定性和进化趋势，预测未来耐药性的发展方向。
建立消毒剂耐药性的快速分子检测方法，用于食品加工环境和医疗环境中的耐药菌监测，实现早期预警和防控。
7. 测量的数据及其研究意义
三种消毒剂对5株李斯特菌的初始MIC、MBC以及适应后最大生长浓度数据，数据来自表1。该数据明确了不同消毒剂对李斯特菌的基础抗菌活性，以及各菌株的适应性潜力，发现BZK的MIC最低但诱导适应性最强，为制定消毒剂的最低有效使用浓度提供了基础数据。
适应不同消毒剂后菌株对次氯酸钠（SHY）的MIC和MBC数据，数据来自表2和图1。该数据证实了暴露于SHY、PAA或BZK中的任何一种消毒剂，都会导致菌株对SHY的耐药性显著增加，存在明显的交叉适应性，提示单一消毒剂的长期使用可能会降低其他消毒剂的消毒效果。
适应不同消毒剂后菌株对过氧乙酸（PAA）的MIC和MBC数据，数据来自表3和图2。该数据显示PAA的交叉适应性相对较弱，是三种消毒剂中诱导耐药性最低的，表明PAA在防控细菌耐药性方面具有优势，可作为优先选择的消毒剂。
适应不同消毒剂后菌株对苯扎氯铵（BZK）的MIC和MBC数据，数据来自表4和图3。该数据表明BZK诱导的自身适应性和交叉适应性最为显著，部分菌株的MIC增加超过5倍，警示了季铵盐类消毒剂过度和不当使用的严重风险。
适应前后5株李斯特菌对30种临床常用抗生素的耐药性数据，数据来自表5。该数据揭示了消毒剂暴露与抗生素耐药性之间的复杂关联，发现SHY和BZK暴露会导致部分菌株对链霉素、氯霉素等临床重要抗生素的耐药性增加，为公共卫生部门制定抗生素使用政策提供了重要参考。
8. 结论
本研究证实，暴露于亚致死浓度的次氯酸钠、过氧乙酸和苯扎氯铵会导致单核细胞增生李斯特菌对这些消毒剂产生适应性和交叉适应性，其中苯扎氯铵的诱导作用最强，部分菌株的MIC最高增加了5.2倍。同时，消毒剂暴露会显著改变菌株对多种临床常用抗生素的敏感性，部分菌株从敏感或中介状态转变为完全耐药，尤其是暴露于次氯酸钠后。这些结果表明，在食品工业和医疗系统中不当使用消毒剂（如浓度不足、储存不当或有机物污染导致消毒剂失效）会增加细菌耐药性风险，可能导致消毒失败和抗生素治疗无效。因此，必须严格按照推荐浓度使用消毒剂，加强消毒过程的质量控制，避免亚致死浓度的暴露，以有效防控细菌耐药性的产生和传播。未来需要进一步从分子水平阐明消毒剂耐药的机制，以及耐药菌在实际环境中的传播和进化规律。
9. 芬兰Bioscreen仪器测量的微生物生长曲线数据的研究意义
本研究使用芬兰Bioscreen C MBR微生物生长分析仪测定了不同浓度消毒剂作用下5株李斯特菌48小时的生长曲线，通过连续监测OD₄₂₀₋₅₈₀和OD₅₈₀值的变化来确定最小抑菌浓度（MIC）。虽然论文未直接展示原始生长曲线，但该仪器的测量数据是整个研究的基础，具有以下关键研究意义：
精准客观测定MIC值：与传统的肉眼观察法相比，Bioscreen仪器能够自动、连续地每30分钟测定一次OD值，实时记录细菌的生长情况，避免了人为判断的主观性和误差。这种定量测定方法确保了MIC值的准确性和重复性，为比较不同消毒剂的抗菌活性和不同菌株的耐药性提供了可靠的基础。
动态反映消毒剂的作用过程：仪器记录的完整生长曲线能够反映消毒剂对细菌生长动力学的影响，包括延迟期的延长、对数期生长速率的降低以及最大生长量的减少。这些信息比单一的终点MIC值更能深入揭示消毒剂的作用机制，例如是抑制细菌生长还是直接杀灭细菌。
高通量测定提升实验效率：Bioscreen仪器采用100孔蜂窝板设计，可同时测定多个样品的生长曲线。本研究中需要测定5株菌株、3种消毒剂的多个浓度梯度，以及3次生物学重复，共数百个样品。仪器的高通量特性大大提高了实验效率，缩短了实验周期，确保了所有实验能够在相同条件下完成。
标准化实验条件：仪器能够精确控制培养温度（37℃）和振荡频率，确保所有样品在完全一致的环境下生长。这排除了温度、氧气供应等环境因素对实验结果的干扰，使不同实验组之间的数据具有可比性，提高了研究结果的科学性。
支撑适应性诱导实验：在适应性诱导过程中，需要准确判断细菌在不同浓度消毒剂下的生长情况，以便逐步提高消毒剂浓度。Bioscreen仪器的实时监测能够及时发现细菌的生长，避免了过早或过晚传代导致的诱导失败，成功获得了对三种消毒剂具有适应性的菌株。
数据可追溯和可重复：仪器自动记录所有时间点的OD值，并生成数字化的生长曲线，数据可以导出和长期保存。这使得实验结果具有可追溯性，其他研究人员可以根据原始数据重复实验或进行进一步分析，增强了研究的可信度和学术价值。