兼具高致病性和高抗药性的超级细菌是公共卫生领域的重要挑战,金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) α-溶血素(α-hemolysin, Hla)是介导其感染的关键毒力因子,也是防控的重要靶点。本文首先回顾了Hla晶体与七聚体孔道结构的特征;继而系统阐明了hla基因座以及Agr系统、Sar蛋白家族、葡萄球菌辅助调节因子双组分系统(Staphylococcal accessory element regulator, SaeRS)和其他辅助调控因子对其表达的多重精细控制;从细胞及宿主受体2个方面揭示Hla的致病机理;最后重点总结了近年来靶向Hla的疫苗、单克隆抗体、天然化合物和纳米颗粒防治策略的研究进展,为金黄色葡萄球菌耐药感染精准预防提供新思路与候选方案。
饮用水病原微生物污染带来的健康风险日益凸显。病原微生物经水途径暴露后,人体的反应可能有感染、致病、死亡等。然而,现行《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)主要依赖指示菌评价水质,缺乏精准的病原微生物防控对象和负载量,难以准确评估饮用水中微生物的实际危害。因此,明确饮用水中病原微生物的摄入剂量与人体感染风险之间的关系对保障公共卫生安全具有重要意义。定量微生物风险评估(quantitative microbial risk assessment, QMRA)可用于评估饮用水中病原微生物的健康风险,目前已与实时荧光定量PCR、数字荧光定量PCR、宏基因组和宏病毒组等高通量分子技术联用,突破了传统培养法识别病原微生物危害的局限,在病原微生物危害识别与多维溯源中展现出显著优势。本文综述了饮用水中病原微生物的定量监测和风险评估研究进展,以病原微生物的赋存规律与定量检测为基础,结合QMRA进一步开展风险预测、高风险病原筛查与关键控制点识别,最终建立起精准防控与全链条治理的系统方案。该方案交叉融合多组学技术、大数据分析与健康效应评估,实现了水质安全管理由“被动应对”向“主动预防”的跨越,为保障饮用水安全及易感人群健康提供了有力的科学支撑。
在抗生素选择压力的持续驱动下,细菌通过多重耐药机制不断演化,导致传统抗生素治疗日益无效,临床面临无药可用的严峻挑战。纳米递送系统凭借其可设计的物理化学性质与多功能集成特性,为抗菌治疗注入新的活力。纳米递送系统不局限于单纯的药物载体,通过精密设计,可发展为集精准递送、微环境感知、免疫重编程于一体的多功能智能平台。本文系统阐述了抗菌纳米递送系统的构建策略,梳理了其从药物载体、协同效应型载体、智能响应型载体到智能仿生型载体的发展脉络,并详细讨论了其靶向设计及抗菌成分负载策略,包括传统抗生素增效与新型抗菌剂共递送。本文的核心论点是,纳米递送系统在特定感染场景(如胞内菌感染、生物膜相关感染)中的应用已远超单纯递送范畴,转而主动调节宿主免疫稳态,通过调控固有免疫(如巨噬细胞极化、中性粒细胞功能)与激活适应性免疫,协同增强抗菌效果。最后,本文展望了该领域面临的挑战与未来发展方向,强调通过跨尺度设计与多机制协同,纳米递送系统有望为耐药菌感染提供高效、安全且不易诱发耐药的新一代治疗策略。
脂质代谢紊乱已成为全球性健康挑战,而肠道菌群(gut microbiota, GM)失调及其诱发的代谢性内毒素血症是促进该病理过程的关键诱因。本文综述了天然活性成分(natural active components, NACs)通过靶向调节肠道微生态进而改善脂质稳态的分子机制。在微生态干预层面,NACs优化菌群结构,提升双歧杆菌属(Bifidobacterium)与嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila, AKK)等功能菌丰度,并抑制脱硫弧菌(Desulfovibrio)等条件致病菌增殖。在“代谢物-宿主”互作层面,其降脂机制主要包括2个方面:一方面,代谢产物的靶向效应,即短链脂肪酸、次级胆汁酸及酚酸衍生物特异性调节3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶、脂肪酸合成酶等代谢靶点;另一方面,宿主信号响应,即上述代谢介质协同调节腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase, AMPK)/固醇调节元件结合蛋白-1c (sterol regulatory element-binding protein-1c, SREBP-1c)与过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs)关键信号节点以抑制脂质从头合成并促进脂肪酸β-氧化,同时抑制Toll样受体4 (Toll-like receptor 4, TLR4)/核因子-κB (nuclear factor-kappa B, NF-κB)通路以减轻炎症相关的脂质异常沉积。本文梳理的“成分-菌群-代谢产物-宿主信号”调节机制,为阐明NACs的药效物质基础及开发基于微生态的个性化营养干预策略提供了理论参考。
皮肤微生物组是由定植于皮肤表面的多种微生物构成的复杂生态系统,其通过与宿主相互作用共同维持皮肤健康。研究表明,皮肤微生态失衡可通过诱导皮肤细胞DNA损伤、促进促炎因子分泌等多种途径引发各类皮肤健康问题。近年来,多项研究证实益生菌在改善皮肤健康方面具有重要作用,其机制涵盖抗氧化、免疫调节及增强皮肤屏障功能等。本文全面综述了皮肤微生态的组成及其维持皮肤正常功能的作用,以及微生态失衡诱发皮肤问题的病理机制研究进展;在此基础上,系统总结了微生态治疗尤其是益生菌在改善皮肤恶性肿瘤、皮肤炎症及光老化等方面的作用机制与研究进展,旨在为益生菌提升皮肤健康的机制探索与应用研究提供理论依据。
传统细胞培养依赖血清,但血清存在成分不明确、成本高昂、具有污染风险等问题。微生物衍生物来源清晰、成本低廉、成分安全及促增殖效果明确,成为替代血清的理想选择。为开发适用于细胞农业生产的培养基提供新资源参考依据,本文首先总结微生物衍生物的制备工艺对无血清培养基研发的影响,进而阐述其在细胞农业中的应用现状,最后深入解析微生物衍生物在提供细胞精准营养、促进细胞增殖中的作用机制,以期为细胞培养摆脱血清依赖、推动细胞精准营养体系构建及细胞农业的发展提供新的技术支撑。
细菌与噬菌体之间的“军备竞赛”驱动了多种抗噬菌体防御系统的演化。近年来,一系列以核苷酸为核心的防御机制被相继发现,揭示了作为生命代谢基本分子的核苷酸也是细菌免疫系统中的关键信号载体、效应底物和毒性武器。本文根据防御机制与核苷酸的相互作用方式系统综述了7种代表性抗噬菌体系统,并将其归纳为三大类别:(1)作为信号分子发挥功能的系统[如基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号系统(cyclic oligonucleotide-based antiphage signaling system, CBASS)、抗噬菌体抗性嘧啶环化酶系统(pyrimidine cyclase system for antiphage resistance, Pycsar)、Panoptes系统],它们通过核苷酸环化酶合成环状寡核苷酸第二信使,激活下游效应蛋白引发流产感染;(2)核苷酸耗竭引起宿主流产感染的系统[如脱氧胞苷三磷酸脱氨酶(deoxycytidine triphosphate deaminase, dCTP deaminase)及脱氧鸟苷三磷酸酶(deoxyguanosine triphosphatase, dGTPase)、Nezha系统],通过特异性水解或修饰三磷酸脱氧核糖核苷(deoxyribonucleoside triphosphate, dNTPs)或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+),导致核苷酸失衡与能量危机,阻滞噬菌体复制;(3)核苷酸异常转化介导的系统[如基于RNA腺苷脱氨酶的限制系统(restriction by an adenosine deaminase acting on RNA, RADAR)、三型CRISPR-Cas关联脱氨酶(type III CRISPR-Cas-associated deaminase, CAAD)],通过将正常核苷酸转化为具有毒性的类似物[如肌苷三磷酸(inosine triphosphate, ITP)、脱氧肌苷三磷酸(deoxyinosine triphosphate, dITP)],有毒的代谢物诱导流产感染。本文重点阐述了各系统的核心组分、蛋白结构特征、组装机制及抗噬菌体调控策略,并探讨了噬菌体针对上述系统的逃逸机制。综合表明,核苷酸稳态调控已成为细菌免疫的核心策略之一,对这些系统的深入研究不仅有助于揭示原核生物与噬菌体共进化的分子基础,也为开发新型抗菌策略和合成生物学元件提供了重要启示。
抗生素污染是当前全球面临的严重环境问题之一,对生态系统和人类健康构成了潜在威胁。微藻-细菌系统由于其高效、去除能力强、设计简单、易于操作、经济成本低等优点,已被广泛应用在去除抗生素的研究中。本文总结了微藻-细菌系统在去除抗生素方面的研究进展。首先,介绍了抗生素污染的现状和对生态环境的影响。其次,探讨了细菌和微藻相互作用的机制,包括营养物质的交换、信号传导和基因转移;分析了微藻-细菌系统在抗生素降解中的应用情况,包括对不同类型抗生素的降解效果和降解途径。最后,探讨菌藻在抗生素胁迫下的响应,包括短期和长期的生理代谢适应性的变化,分析了微藻-细菌系统去除抗生素性能的关键因素。
酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD)是全球最常见的慢性肝病之一,也是肝硬化和肝癌的重要诱因。当前ALD诊疗面临诊断延迟、戒酒依从性差、特效药物匮乏等挑战,开发新的干预策略意义重大。近年来,药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza, Sal)对ALD的干预作用受到广泛关注。其粗提物及活性单体可通过抗炎、调节脂质代谢等途径缓解ALD病理进程,但单药疗效存在局限性,因此联合用药成为ALD治疗的重要策略。本文综述Sal联合天然产物、抗氧化剂、保肝药物、微生态调节剂等联合策略干预ALD的研究进展。发现Sal联合用药可调控肠道菌群丰度,经肠道菌群介导发挥协同保肝作用。相关研究证实,益生菌、益生元、后生元及合生元等微生态调节剂也可通过“肠-肝轴”调控机制改善ALD,是Sal干预ALD的潜在临床联合策略,具有良好的临床前景。靶向ALD肠道菌群稳态调控,开发ALD微生态调节剂不仅可为开发高效低毒的生物活性制剂提供全新思路,还对改善ALD疗效缓解ALD预后具有潜在的临床价值,是未来Sal联合干预ALD新策略的重要研发方向。
柑橘是中国目前重要的经济作物之一,在种植过程中会受到诸多病害的威胁。柑橘溃疡病作为柑橘种植最常见的病害,对柑橘产业的发展造成了极大的危害。化学药物的长期使用导致病原菌耐药性增强、柑橘果实表面农药残留和环境污染等问题,微生物防治因其安全无污染等优点日益受到关注。本文总结了近10年柑橘溃疡病生防微生物的来源和种类,分析了生防微生物的作用机制,评价了生防菌剂的开发及其田间防效,梳理了柑橘溃疡病微生物防治现存的问题,为柑橘溃疡病的生防微生物研究提供参考。