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为探究艰难梭菌(Clostridioides difficile)毒素产生和芽孢形成的调控关系,研究人员展开研究,发现其调控网络复杂且多面,意义重大。
艰难梭菌(Clostridioides difficile)是一种主要的医院感染病原体。这种机会性细菌在健康人体内通常无害,但对于正在接受广谱抗生素治疗、肠道正常微生物群被破坏的住院患者,或是免疫功能低下的患者而言,它却能引发严重疾病。虽然大多数艰难梭菌感染(CDI)发生在医疗机构中,但社区获得性感染的数量也在上升。任何致病微生物对公共健康的威胁程度,主要由两个关键标准决定:一是其特定的致病机制或致病因素,二是其传播能力,即病原体在宿主之间传播的有效性,以及在宿主环境之外的生存能力。艰难梭菌通过释放毒素发挥致病性,并且是一种极易传播的病原体。其高效传播的主要原因是它能够产生芽孢。艰难梭菌芽孢可以抵御恶劣的物理和化学压力,包括干燥、营养缺乏、普通消毒剂处理,最重要的是,它能长期暴露在氧气中。
由于毒素产生和芽孢形成是决定艰难梭菌感染患者病情的两个主要致病特征,因此这两个方面已得到深入研究。在理解艰难梭菌这两个生理过程的关键调节因子方面,也取得了重大进展。然而,目前尚不清楚这些致病特征是如何共同调节和相互关联的。本文将全面探讨艰难梭菌中连接毒素产生和芽孢形成的调控网络。
毒素基因调控基础
艰难梭菌感染会引发一系列症状,从轻度腹泻到严重的、危及生命的疾病,如假膜性结肠炎和中毒性巨结肠。这些症状主要是由两种主要致病因子 —— 毒素 A(TcdA)和毒素 B(TcdB)的产生所引起。在实验室条件下,TcdA 和 TcdB 会在多种刺激下产生,比如特定营养物质的可获得性、温度、细胞密度、氧化还原电位变化等。
芽孢形成起始的基因组网络
在产芽孢细菌中,一个复杂的调控网络控制着从稳定期到芽孢形成开始的转变。在模式生物枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中,芽孢形成是一个由多个调节因子、检查点和反馈回路精心控制的过程。根据生理指标,芽孢形成过程可分为多个阶段,从 0 期到 VII 期。一旦细胞在 0 期后决定进行芽孢形成,各种……
结论与未来方向
总之,控制艰难梭菌毒素产生和芽孢形成的调控网络复杂且多面,反映了其对不同环境和宿主条件的适应性。营养物质的可获得性、群体感应系统,以及诸如 CodY、SinRI 和 RstA 等主要调节因子之间的相互作用,构成了一个复杂的网络,该网络在平衡营养细胞毒素产生的同时,决定是否进入芽孢形成阶段。尽管……
作者贡献声明
Md Kamrul Hasan:撰写 - 评审与编辑、撰写 - 初稿、可视化。Oluchi Alaribe:撰写 - 评审与编辑。Revathi Govind:撰写 - 评审与编辑、撰写 - 初稿、可视化、验证、监督、概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
致谢
感谢以下资助机构的支持:美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)(1R03AI135762 - 01A1 和 1 R21 AI171375 - 01)以及约翰逊癌症中心 - 肯特州立大学(Johnson Cancer Center - KSU)。也感谢由卓越生物医学研究中心(COBRE)资助(P20GMI130448)支持的试点研究资助。感谢 “细菌致病分子机制”(BIOL890 课程)的学生为本文献综述提供的文献收集帮助。