北京市白癜风医院哪家最好 http://www.xftobacco.com/蜡状芽孢杆菌是一种重要的、被忽视的人类病原体，也能造成食物中*。几种*素与其致病相关，包括成孔*素溶血素BL(HBL)和非溶血性肠*素(NHE)。最近的研究表明，HBL与哺乳动物表面受体LITAF和CDIP1结合，并且HBL和NHE都诱导钾离子外流，激活NLRP3炎症体，导致下睑下垂。其他蜡状芽孢杆菌*力因子包括细胞*素K、呕吐*素、金属蛋白酶、鞘磷脂酶和磷脂酶。这篇综述中重点介绍了蜡状芽孢杆菌生物学、流行病学和发病机制的最新进展，并讨论了这一领域潜在的新的研究方向。
蜡状芽孢杆菌概述
蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)是引起人类食物中*的重要原因之一。蜡状芽孢杆菌分离于年，在被广泛接受为病原体之前，近80年来一直被认为是无害的污染物。自20世纪60年代以来，蜡状芽孢杆菌作为多种肠道和肠外疾病的病原体而声名狼藉。临床表现包括胃肠炎、呕吐、眼内炎、呼吸道感染等(图1)。蜡状芽孢杆菌属于蜡状芽孢杆菌属，该菌群还包括炭疽芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、拟芽孢杆菌、魏亨斯氏芽孢杆菌、细胞*素芽孢杆菌和东京芽孢杆菌，以及最近通过遗传分类分析鉴定的几个新成员，如盖莫克芽孢杆菌、曼氏芽孢杆菌和bingmayongensis。这些细菌具有很高的遗传相似性，但根据它们的形态和生理特征以及感染这些细菌所导致的临床表现，它们可以被划分为独特的物种。在这些细菌中，炭疽杆菌被认为能够在人类中引起致命的炭疽病。虽然蜡样芽孢杆菌被认为是一种被忽视的病原体，但现在的研究开始揭开它的生物学和宿主-病原体相互作用的面纱。蜡样芽孢杆菌的生物学特征
蜡样芽孢杆菌是一种革兰氏阳性、杆状和形成孢子的兼性厌氧菌(图2)。蜡状芽孢杆菌菌株有丰富的鞭毛(图2)，参与运动和/或*素分泌。此外，一些菌株被包裹在覆盖细胞壁的晶状表面糖蛋白层(S层)内(图3)。S层中的蛋白质介导蜡样芽孢杆菌与宿主细胞的粘附，并提供对γ-射线辐射的抵抗力。
蜡状芽孢杆菌菌株的生长和存活特性各不相同。它们分为两类：嗜冷性和中温性。嗜冷菌在低于10℃的温度下生长良好，但在37℃时生长不佳。蜡状芽孢杆菌的耐冷性菌株通常存在于冷冻食品中，在某些情况下，还存在于新鲜食品中。相比之下，中温菌株在37℃时生长良好，并能在低于10℃的温度下存活。
蜡状芽孢杆菌能够在恶劣的环境条件下通过产生内孢子和形成生物膜而存活。蜡状芽孢是细长的，其特征是核心被内膜、肽聚糖皮质、内衣和外衣所包围。细菌孢子没有代谢活性，耐加热、冷冻、干燥、γ-ray和紫外线辐射。这些孢子对通常会杀死繁殖菌的环境攻击具有极强的抵抗力，因此有助于在环境中存活下去，直到更有利的条件出现。
蜡样芽孢杆菌的流行病学概况
虽然全世界都有蜡样芽孢杆菌感染的记录，但报告这些感染的文献主要涉及食源性胃肠炎暴发。关于蜡样芽胞杆菌感染的全球流行病学数据有限，其原因是：(I)大多数蜡样芽孢杆菌感染症状轻微且持续时间短，而且具有自限性，这意味着个人一般不求医；(II)缺乏实验室检测来确认蜡样芽孢杆菌是否归因于患者的症状和/或疾病；(III)大多数国家的卫生当局没有通报蜡样芽孢杆菌感染，导致无文件记录的病例和/或社区传播。这些因素共同导致低估了这种病原体在人类中的实际发病率。
尽管缺乏准确的估计，但在与蜡样芽孢杆菌感染相关的食源性暴发中出现了几个一致的趋势。流行病学数据表明，大米、意大利面、糕点和面条与呕吐有关，而蔬菜、肉制品和奶制品与腹泻有关(图1)。此外，腹泻型疾病在保加利亚、芬兰、匈牙利和挪威的报告频率更高，而呕吐型疾病在日本和英国的报告频率更高。这些趋势可能反映了个别国家的饮食习惯，并表明某些食物组充当了蜡样芽孢杆菌菌株的载体，这些菌株含有一组特定的*力因子，更有可能导致呕吐或腹泻症状。
蜡样芽孢杆菌*力因子
蜡样芽孢杆菌产生一系列*力因子，包括致孔*素、溶血素、肠*素、蛋白酶和磷脂酶。
致孔*素
蜡样芽孢杆菌分泌两种由溶血素BL(HBL)和非溶血性肠*素(NHE)组成的三组份成孔*素，以及一种称为细胞*素K(CytK，也称为溶血素IV)的单组份*素。这些*素主要在细菌生长的指数阶段产生和分泌，并受主要转录调控因子PlcR调节。
HBL由亚基B、L1和L2组成，而NHE由亚基A、B和C组成。最近的研究表明，HBL和NHE的所有三个亚基都以线性的特定顺序组装在哺乳动物的膜上形成一个孔；HBL亚基按B、L1和L2的顺序结合，而NHE亚基按C、B和A的顺序结合(图4)。此外，利用低温透射电子显微镜可以在脂质体的脂质双层中观察到HBL和NHE孔。HBL和NHE的亚基也被发现在溶液中形成复合物，这可能归因于这些蛋白质的高度疏水性质或实验条件引起的构象变化，使得这些疏水蛋白质之间能够相互作用。
呕吐*素
食用被呕吐*素污染的食品会导致人类呕吐。呕吐*素是一种环状十二肽，类似于钾离子载体。它耐高温、耐蛋白质水解和耐酸性环境。呕吐*素由一个名为CES的非核糖体肽合成酶基因簇编码，该基因簇位于一个与炭疽杆菌pXO1质粒相关的巨型质粒pCER上。假设呕吐*素的生物合成遵循典型的非核糖体多肽组装过程，类似于其他特征良好的环状抗菌肽，包括革兰菌素S和表面蛋白。然而，最近提出了一种用于呕吐*素生物合成的非核糖体多肽组装的非规范机制。与典型途径不同的是，在典型途径中，单个单体是四肽组装的构件，而非典型途径利用二肽作为四肽组装的构件。这一观察结果表明，还需要进一步的结构和功能研究来阐明呕吐*素复杂的生物合成途径。
呕吐*素主要在细菌生长的平台期分泌。它存在于大米、意大利面、牛奶和乳制品等食品中。呕吐*素的呕吐作用被认为依赖于它与胃和小肠中表达的5-羟色胺5-HT3受体的相互作用，通过迷走神经(图3)诱导肠到脑的信号传递。
溶血素和肠*素
溶血是许多蜡样芽孢杆菌菌株的关键特征。事实上，HBL、NHE和CytK由于其成孔能力而诱导红细胞溶血，然而，蜡样芽孢杆菌也表达溶血素I、溶血素II和溶血素III(图3)。溶血素I(又称脑溶素O)是一种胆固醇依赖性细胞溶血素，类似于产气荚膜梭菌的产气荚膜溶血素O，而溶血素II和溶血素III是胆固醇非依赖性细胞溶血素。溶血素II通过激活凋亡的caspase，caspase-3诱导小鼠巨噬细胞和人单核细胞凋亡。这些溶血素的生化性质、结构和成孔机制尚不清楚。
蜡样芽孢杆菌的其他肠*素包括特征较少的肠*素T和肠*素FM(图3)。这两种肠*素都被发现对哺乳动物细胞没有细胞*性，而肠*素FM被认为是一种细胞壁肽酶，而不是一种功能性肠*素。这些*素在细菌生长和*力中的确切作用尚不清楚，需要进一步研究。
金属蛋白酶
除了分泌溶血素和肠*素外，蜡样芽孢杆菌还表达两种金属蛋白酶，InhA1和NPRA，用于逃避免疫监视和促进萌发，从而在感染宿主(图3)。基因组分析表明，InhA1和NPRA与炭疽杆菌和苏云金芽孢杆菌中发现的蛋白酶有90%的核苷酸相似性。在炭疽杆菌中，InhA1和NPRA的同源物被认为能降解宿主蛋白酶抑制剂、细胞外基质蛋白和上皮屏障蛋白。蜡样芽孢杆菌的InhA1和NPRA可能具有相似的功能。
磷脂酶
蜡样芽孢杆菌的一类重要*力因子是磷脂酶。具体地说，蜡样芽孢杆菌产生鞘磷脂酶(SMase)、磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)和磷脂酰胆碱特异性磷脂酶C(图3)。
先前的研究表明磷脂酶可以促进溶血。除sMase外，磷脂酶在蜡样芽孢杆菌发病机制中的作用仍很不清楚。SMase的存在与小鼠蜡样芽孢杆菌感染的严重程度相关，导致致死性，这种致死性可以在药物抑制sMase后被取消。
哺乳动物细胞中HBL的膜结合受体
HBL能在质膜上形成孔洞，对哺乳动物免疫细胞和非免疫细胞产生细胞*性作用。HBL是否与特定的表面受体结合以介导孔隙的形成直到最近才为人所知。在大多数情况下，HBL亚基以B、L1和L2的顺序结合。先前的研究表明，缺少疏水跨膜区的B亚基与原代小鼠巨噬细胞细胞膜的结合比野生型B亚基更强，这表明HBL-B的一个未知结构域可以介导与膜的结合，并且这个结构域可能被蜡状芽孢杆菌的疏水关键因子趋化芽孢杆菌微生物区所掩盖。HBL-B中这个疏水区的缺失可能从立体化学上揭示了一个假定的受体结合位点，从而减少了空间位阻并增强了结合。
新的NHE膜结合型受体
LITAF和CDIP1的鉴定为寻找蜡样芽胞杆菌*素的其他表面受体提供了令人兴奋的机会，这些受体在发病机制中具有重要意义。事实上，缺乏HBL的蜡样芽孢杆菌分离株仍然可以在人类身上引起疾病。这些*株可能表达NHE和其他可能导致感染的*力因子。在大多数情况下，NHE的三个亚基以C、B和A的顺序结合。一些研究表明，NHE的C亚基缺乏跨膜区，不能结合质膜并在质膜上形成孔或诱导细胞死亡。这一观察结果突出了HBL的顶端结合亚基和NHE的顶端结合亚基之间的潜在结构差异，并进一步表明NHE可能与HBL[]结合的细胞表面受体不同。
对蜡状芽孢杆菌感染的免疫反应
先天免疫是抵御传染病的第一道防线。先天免疫系统通过模式识别受体(PRR)识别病原体和危险信号。PRRs表达于免疫细胞和非免疫细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、上皮细胞、内皮细胞和自然杀伤细胞。先前的研究表明，巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞可以识别蜡样芽胞杆菌的营养细胞和孢子，从而引发免疫反应。
炎症反应
炎症小体是一种胞浆蛋白复合体，由传感器蛋白、称为凋亡相关斑点样蛋白的接头蛋白和半胱氨酸蛋白酶caspase-1(也称为ASC或PYCARD)组成，其中包括caspase招募和激活区域(也称为ASC或PYCARD)。到目前为止，已知NLRP1、NLRP3、NAIP-NLRC4、NLRP6、NLRP9b、Caspase-11、AIM2和Pyrin可在广泛的病原体和危险信号作用下形成炎症体复合物。炎症小体的激活导致促炎症细胞因子IL-1β和IL-18的蛋白水解和分泌，以及后改造蛋白GasderminD的蛋白水解，从而导致一种称为下垂的炎症形式的细胞死亡。
TLRsTLRs引发的先天免疫反应主要表现在小鼠和兔的眼内炎模型中，眼内炎是一种严重的眼内感染，主要与创伤后损伤和视力丧失有关。早期的研究表明，在蜡样芽孢杆菌诱导的小鼠眼内炎中，TLR2介导了多形核白细胞(PMNs)的眼内浸润。缺乏TLR2并没有影响蜡样芽孢杆菌的眼内生长，但减少了感染眼内肿瘤坏死因子、白细胞介素-6和干扰素-γ(IFN-γ)的分泌(图3)。此外，缺乏TLR2的小鼠表现出视网膜功能的延迟丧失。然而，TLR2缺乏症不能消除炎性细胞因子的产生并提供对视网膜功能丧失的完全保护，这表明来自其他先天免疫受体的贡献。随后的研究显示，缺少TLRs的两种接头蛋白(称为髓系分化初级反应蛋白MyD88)或含有TIRdomain的接头分子1(也称为TICAM-1或TRIF)中的任何一种的小鼠，在蜡样芽孢杆菌感染后眼内炎症减轻。TLR4信号通过MyD88和TRIF传递，因此，TLR4的参与可以解释先前的观察结果，即缺乏TLR2的小鼠在蜡样芽孢杆菌感染后出现残留的眼内炎症。事实上，缺乏TLR4的小鼠对蜡样芽孢杆菌感染的反应表现为PMN的流入减少、视网膜损伤和眼内炎症。然而，这一结果是出乎意料的，因为蜡样芽孢杆菌不编码内*素，内*素是在革兰氏阴性细菌中发现的TLR4的配体。激活TLR2的蜡样芽孢杆菌的成分可能是磷壁酸和脂磷壁酸或脂蛋白(图3)，而蜡样芽孢杆菌的未知*力因子可能触发TLR4信号。结论
自从蜡样芽孢杆菌被发现以来，研究主要集中在HBL、NHE和呕吐*素的生物学上，而许多其他*素和酶的作用尚不清楚。鉴于这一认识差距，关于蜡样芽孢杆菌*力因子导致疾病的分子机制的关键问题仍然没有得到回答。
现已鉴定出蜡样芽孢杆菌的几种哺乳动物受体。NLRP3被鉴定为哺乳动物细胞内HBL和NHE的感受器，它将蜡状芽胞杆菌与一种天然免疫炎症体途径联系起来。这种*素-炎症小体轴是炎症、细胞死亡和感染后疾病结局的关键决定因素。蜡样芽孢杆菌的额外*力因子可能激活炎症体途径；寻找这些新的激活剂是未来研究的一个令人兴奋的领域。随后发现LITAF和CDIP1是HBL的哺乳动物表面受体，进一步阐明了*素与受体相互作用的机制。未来的研究将集中在了解这些哺乳动物表面受体的结构-功能关系，以及它们与HBL亚基的相互作用如何导致多组分膜孔的形成。另一个不发达的研究领域是宿主遗传学在蜡样芽孢杆菌感染中的作用。由于LITAF、CDIP1、NLRP3和5-HT3均参与蜡样芽孢杆菌感染的免疫病理和发病机制，因此探讨这些成分的突变是否与蜡样芽孢杆菌感染的天然抗性和/或特定*力因子有关将是很有意义的。识别保护性突变，如宿主受体突变，将取消其*素结合功能，可以为流行病学证据提供额外的解释，表明在食源性暴发中观察到的呕吐疾病或腹泻疾病占主导地位。对蜡样芽孢杆菌暴发的患者进行全外显子测序，可能会提供是否存在这种天然耐药性的线索。蜡样芽孢杆菌暴发的患者表现出呕吐或腹泻的优势。总体而言，未来探索宿主遗传学在蜡样芽孢杆菌感染中的作用的研究将提供更多。珞珈之巅
