《食品科學》：上海理工大學董慶利教授：環境脅迫下單核細胞增生李斯特菌膜脂適應的研究進展

單核細胞增生李斯特菌（

Listeria monocytogenes

）（以下簡稱單增李斯特菌），是一種兼性厭氧、無芽孢的革蘭氏陽性短桿菌，被世界衛生組織列為20世紀90年代四大食源性致病菌之一。

單增李斯特菌污染是食品工業面臨的重要安全問題：一方面，其可抵抗各種環境條件，與其他非孢子形成的食源性致病菌相比，可在低溫、高滲透壓、低pH值等不利條件下存活較長時間；另一方面，單增李斯特菌可黏附在各種接觸表面上并產生生物被膜，從而導致產品的持續污染。

細菌細胞膜作為外部環境與細胞質之間的結構屏障，不僅能夠維持細胞穩態，還能夠調節分子的進出，是細菌適應外界環境條件變化的重要目標。細菌細胞膜脂肪酸會隨著溫度、pH值、鹽度、靜水壓力、有機溶劑暴露等環境條件發生變化。細胞膜的脂肪酸組成直接影響其流動性和柔韌性等生理特性，進而影響膜的各項相關功能。

上海中僑職業技術大學食品藥品學院的王園、 紀 婧 ，上海理工大學健康科學與工程學院的 董慶利 *等在對 食品加工環境中不同脅迫條件對單增李斯特菌膜脂適應性的影響進行 綜述 ，深入探討脅迫條件下膜流動性和毒力因子的變化機制，并對未來的研究方向進行展望，以期針對性地制定預防和控制單增李斯特菌的有效策略。

1 單增李斯特菌的脂肪酸組成

單增李斯特菌能夠以兩種形式存在：一種是可自由移動的浮游狀態，另一種是固定在生物被膜內的固著態。嵌入生物被膜中的單增李斯特菌細胞，在結構和生理學上與浮游細胞存在顯著差異。這種嵌入狀態下的細菌細胞具備特定的生理功能，有助于它們對環境壓力表現出高度耐受性。

根據膜脂肪酸碳鏈有無支鏈，可將其分為直鏈脂肪酸和BCFA，其中，BCFA又可細分為異支鏈脂肪酸（iso-BCFA）和反異支鏈脂肪酸（anteiso-BCFA）。無論是浮游態細胞還是生物被膜態細胞，其脂質組成均以BCFA為主。BCFA合成的基礎代謝途徑在細菌的不同生活形態中表現出高度保守性。圖1展示了單增李斯特菌中主要BCFA產生的內源性途徑，BCFA生物合成是從亮氨酸、異亮氨酸等支鏈氨基酸開始，在支鏈氨基酸轉氨酶（BCAT）作用下生成

-酮酸，而后在支鏈

-酮酸脫氫酶（BKD）作用下脫羧生成支鏈酰基輔酶A，之后

-酮酰基-酰基載體蛋白合酶III（FabH）將其用于啟動脂肪酸生物合成，

-酮酰基-酰基載體蛋白合酶II（FabF）負責隨后的幾輪延伸，直到酰基鏈達到14～17 個碳。FabH的引物選擇在低溫環境下表現出更高的特異性，更傾向于使用2-甲基丁酰CoA作為奇數碳反異脂肪酸的前體物質，促進anteiso-BCFA的合成。單增李斯特菌中anteiso-BCFA的顯著優勢表明，在該微生物體內BKD對異亮氨酸衍生底物具有更高的親和力。

1.1 浮游態

在浮游態單增李斯特菌中，脂肪酸組成以奇數碳BCFA為主。Annous等的研究表明在復雜和特定的培養基中進行培養時，單增李斯特菌中BCFA含量高達95%以上，特別是anteiso-C15:0、iso-C15:0和anteiso-C17:0，這幾種脂肪酸形成了單增李斯特菌的特征脂肪酸譜。此外，單增李斯特菌的脂肪酸譜中還包含比例相對較低的飽和脂肪酸（SFA）和UFA。不同菌株的脂肪酸組成存在差異，菌株CNL脂肪酸組成以奇數碳BCFA（anteiso-C15:0、iso-C15:0和anteiso-C17:0）和直鏈偶數碳脂肪酸（C14:0和C16:0）組成，而菌株ScottA脂肪酸模式僅以anteiso-C15:0、iso-C15:0和anteiso-C17:0為主。與單增李斯特菌相似，枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌中也富含iso-BCFA和anteiso-BCFA。然而，這兩種微生物相較于單增李斯特菌含有更多的直鏈脂肪酸，并且其最低生長溫度也更高。盡管iso-BCFA和anteiso-BCFA結構相似，相同鏈長時，anteiso-BCFA比iso-BCFA具有更低的相變溫度，與分支較少的異構脂肪酸相比，高支化異構脂肪酸水平的增加增強了膜的流動性。anteiso-BCFA占據更大的橫截面面積，可賦予單增李斯特菌更好的膜流動性，從而促進其在廣泛的溫度范圍內傳播。

1.2 生物被膜態

單增李斯特菌能夠附著在不銹鋼、聚苯乙烯和玻璃等許多食品接觸表面，形成生物被膜，從而導致接觸面-食品之間的反復交叉污染。食品加工表面生物被膜的形成可導致整個食品生產鏈中食源性致病菌的殘留。嵌入生物被膜中的單增李斯特菌細胞在結構和生理學上與浮游細胞不同。細胞黏附也會受到細胞膜生理特性的影響，而細胞膜的生理特性又主要由脂肪酸組成所控制。鑒于細胞膜作為影響細菌生理的重要屏障，細胞膜脂肪酸的組成同樣可能在生物被膜-浮游態之間的轉變以及在脅迫條件下的復雜調節過程中發揮核心作用。因此，通過比較脅迫條件下生物被膜態與浮游態菌體細胞的脂肪酸譜，可以揭示其生理狀態，并進一步凸顯細菌生理學的異質性。

生物被膜態細胞的脂質主要由BCFA構成。根據Wang Yuan等的研究，在胰酪胨大豆酵母浸膏肉湯培養基中培養時，浮游態細胞和生物被膜態細胞中的BCFA比例分別為87.73%和82.00%。與浮游態細胞相比，生物被膜細胞中iso- C 15:0 和anteiso- C 15:0 的含量顯著下降（

P

＜0.05）。Doijad等的研究表明，隨著單增李斯特菌分離株生物被膜形成能力的增強，iso- C 14:0 、anteiso- C 15:0 和iso- C 16:0 脂肪酸的數量增加，表明脂肪酸在影響單增李斯特菌生物被膜形成能力方面發揮了重要作用。環境變化會促使細菌細胞表面蛋白和脂質成分發生改變，以維持膜流動性的穩態。這種改變可能作為一種適應策略，通過增強細菌的黏附能力，幫助其應對不利條件。脂肪酸的種類及其數量對細菌生物被膜形成特性具有不同的影響。Wang Yuan等的研究表明，與浮游態細胞相比，生物被膜態細胞產生的UFA和直鏈脂肪酸的百分比均較高。這些結果也與Rodrigues等的研究類似，該研究發現相較于浮游態細胞，生物被膜態細胞平均多產生7%的多不飽和脂肪酸。相同菌株的黏附細胞呈現出各異的脂肪酸譜，其特征是直鏈脂肪酸（如 C 16:0 和 C 18:0 ）廣泛存在。此外，在不同的脂肪酸類別中，羥基脂肪酸在生物被膜細胞中的豐度相較在浮游細胞中顯著增加。黏附細胞中直鏈脂肪酸及羥基脂肪酸含量的增加可能與細胞對新環境的適應性調節密切相關。直鏈脂肪酸可能參與了細胞膜磷脂與細胞表面蛋白的相互作用，從而介導了細胞膜與非生物表面的接觸，這種特殊的生理特征對黏附細胞的新狀態發揮著重要的作用。Chao等觀察到銅綠假單胞菌的生物被膜中含有更高比例的羥基脂肪酸。高濃度的羥基脂肪酸可能與生物被膜的耐藥性相關。

綜上所述，細胞膜的物理狀態或化學特性在生物被膜形成的初始階段會迅速發生變化。細菌細胞膜的脂肪酸組成受不同細胞狀態的影響。生物被膜態與浮游態培養物之間的差異不僅體現在代謝活性上，還體現在它們發育過程中表現出階段特異性表型以及生理條件的明顯空間異質性。

2 環境脅迫因素對單增李斯特菌膜脂適應的影響

單增李斯特菌脂肪酸組成不僅受到上述微生物內在因素（菌體不同細胞狀態）的影響，而且在食品加工貯藏過程中，冷藏、滲透、酸處理、消毒劑等環境因素也會對生其產生顯著影響。

2.1 冷脅迫

溫度是影響細菌生長發育最重要的環境因素之一。單增李斯特菌是一種兼性嗜冷菌，可生長的溫度范圍為0～45 ℃，其在環境中的持久性與其在低溫環境下的生長繁殖能力密切相關；此外，這種持久性還與菌體在低溫環境中維持主動運輸的能力有關。這種維持主動運輸的能力依賴于被稱為冷適應轉運系統的機制，該機制的功能與低溫條件下細胞膜的物理狀態密切相關。低溫降低了膜的流動性，并導致膜從液晶狀態轉變為更剛性的凝膠樣狀態。為了在低溫下恢復膜的功能，具有低熔點的脂肪酸被合并到脂質中，這種現象稱為恒黏適應性。單增李斯特菌的細胞膜在外界溫度變化時，采取兩階段調節機制：首先進行快速的“緊急”調整，隨后進行緩慢的調整。這種機制被視作對膜流動性的精細調控。通過調節脂質成分，細胞膜能夠響應生長溫度的改變，從而維持理想的膜脂狀態。

Püttmann等的研究表明，與37 ℃培養的細胞相比，在4 ℃培養的細胞中 C 17:0 比例較低，而 C 15:0 的比例較高。Annous等觀察到類似的結果，5 ℃時，TSB和限定成分培養基中脂肪酸主要變化為anteiso- C 17:0 含量大幅下降，而anteiso- C 15:0 含量顯著增加，并成為單增李斯特菌細胞中主要的脂肪酸。脂肪酸鏈長可能因培養溫度不同而變化。雖然iso-BCFAs和anteiso-BCFAs在37 ℃下都可以提供足夠的膜流動性，但只有anteiso- C 15:0 可以在低溫下提供適當的流動性。已有研究表明，在10 ℃下生長的菌體細胞膜比在30 ℃含有更多的短BCFA。膜脂脂肪酸成分，尤其是anteiso- C 15:0 ，可能對單增李斯特菌在低溫下的生長起重要作用。脂肪酸合成酶能夠將脂肪酸延長2 個碳單位，然而，在低溫條件下，其在anteiso- C 15:0 中間體中添加2 個碳單位的功能可能會受到抑制。

膜脂脂肪酸是決定細胞膜充分流動性的關鍵因素，使其能夠在低溫環境下維持生長。Alves等發現，低溫下8 株單增李斯特菌中BCFA和SFA的比例均下降，其中87.5%的菌株中anteiso- C 15:0 、iso- C 17:0 、anteiso- C 17:0 含量顯著降低，iso- C 15:0 增加；12.5%菌株中從iso- C 15:0 到anteiso- C 15:0 轉變，在該研究中觀察到所有菌株中UFA比例均增加，這些變化與Russell、Hingston和Zhu Kun等的研究結果類似。UFA的摻入是細菌在環境脅迫下增加膜流動性的最常見的策略之一。當微生物受到冷脅迫時，UFA的增加能夠提升或調節細胞膜的流動性。這一過程迅速進行，得益于膜解離去飽和酶的作用，該酶能將雙鍵引入預先存在的SFA中。

單增李斯特菌的冷脅迫反應具有菌株異質性。Chihib等研究了不同的生長溫度（37、20 ℃和4 ℃）下CNL895807和ScottA兩種單增李斯特菌菌株脂肪酸組成，結果表明在CNL895807細胞中，4 ℃條件下，anteiso-BCFA的含量增加，而直鏈SFA的含量顯著減少。然而，在低溫環境下生長的Scott A菌株中，觀察到脂肪酸的主要變化表現為anteiso- C 17:0 比例的降低和anteiso- C 15:0 比例的升高。含有anteiso- C 17:0 的脂質其相變溫度顯著高于含有anteiso- C 15:0 的脂質。當生長溫度降低時，BKD對提高anteiso/iso比例起著重要作用。FabF負責脂肪酸生物合成途徑中的脂肪酰基鏈延長。單增李斯特菌中的FabF在低溫下的活性可能被抑制，而FabF的低活性可能在縮短單增李斯特菌脂肪酸鏈中發揮作用。

脂肪酸組成對溫度的響應模式有3 種：1）改變脂肪酸甲基末端的支化類型，即反異支鏈和異支鏈；2）改變脂肪酸鏈長度；3）改變脂肪酸不飽和程度。脂肪酸譜的變化影響細胞膜的滲透性和流動性，反之，這可能有助于增強對環境脅迫的耐受能力。深入了解食物中單增李斯特菌對低溫脅迫的反應，是制定食品保存有效策略的重要基礎。使用能夠影響BCFA代謝的抗菌劑，可能是低溫環境下控制單增李斯特菌生長的一種潛在方法。表1總結了冷脅迫對單增李斯特菌細胞膜脂肪酸組成的影響。

2.2 滲透脅迫和酸脅迫

氯化鈉（食鹽）與有機酸（如乙酸、檸檬酸）作為食品添加劑的重要類別，在防腐抑菌、風味調節及工藝輔助等方面發揮不可替代的作用，因此滲透脅迫和酸脅迫是單增李斯特菌在許多食品中生存所必須克服的重要脅迫。

在高滲介質中，單增李斯特菌菌株CNL中BCFA比例顯著增加，其中，anteiso- C 17:0 的含量增加了5.3 倍，而anteiso- C 15:0 含量基本保持不變。與對照條件下生長的菌體相比，高滲培養基中菌株anteiso- C 17:0 含量增加，表明高滲介質中膜的流動性可能較高。這與在枯草芽孢桿菌中觀察到的現象相反，當其在高滲透培養基中培養時，BCFA的百分比下降。當氣單胞菌屬和枯草芽孢桿菌處于高濃度氯化鈉環境中時，SFA含量會增加，而BCFA含量會減少。菌株在鹽存在的情況下，發生了適應性變化，以抵御高滲處理對細胞穩態的干擾。

在大腸桿菌和沙門氏菌中，脂肪酸譜的變化與對pH值的適應能力密切相關。而在單增李斯特菌中，BCFA的缺乏可能與其在低pH值環境下無法生長有關。BCFA合成缺陷的菌株在pH 5.0的檸檬酸溶液中表現出明顯的生長缺陷。在鹽酸、苯甲酸、乙酸和乳酸的處理下，當pH 5.5時，BCFA含量顯著減少，與此同時，SFA C 16:0 和 C 18:0 （高熔點脂肪酸）的比例大幅增加，這種變化會導致細胞膜的流動性降低。在已有的研究中，其他菌屬在中度酸性環境下，其細胞膜內單不飽和長鏈脂肪酸水平呈現上升趨勢；然而，單增李斯特菌在此條件下，細胞膜中直鏈脂肪酸的比例增加。綜上所述，當細胞遭受酸脅迫時，脂肪酸譜的變化可能影響細胞膜的通透性和流動性，進而促進耐酸性的形成，并發揮保護作用。研究發現，在對兩株單增李斯特菌菌株的黏附細胞與浮游細胞分別施加酸脅迫處理后，各菌株浮游細胞中單個BCFA含量及BCFA總量均呈現顯著上升趨勢。值得注意的是，針對黏附細胞，酸脅迫會導致其細胞內直鏈中鏈脂肪酸呈顯著累積。在磷脂（或其特定位點）與細胞表面蛋白發生相互作用的過程中，需要較高比例的直鏈脂肪酸。而此類細胞表面蛋白在介導細胞被膜與非生物表面接觸方面發揮著關鍵作用。

2.3 消毒劑脅迫

在食品加工環境中，各種消毒劑如季銨化合物、過氧化氫、過氧乙酸及次氯酸鈉被廣泛應用于表面清潔。單增李斯特菌對消毒劑的適應性和抗性可改變其生理機能，從而使其能夠在食品加工廠中存活和生長。細胞膜組成的改變可能導致耐藥菌株的產生。與親本菌株相比，乳酸鏈球菌素（Nisin）的耐藥菌株中直鏈脂肪酸含量增加、BCFA含量下降，同時相變溫度更高。BCFA的減少導致細菌的細胞膜及其相關表面結構發生改變，這可能使細菌更易受到消毒劑的影響。當單增李斯特菌暴露于苯扎氯銨中時，高熔點脂肪酸C16:0和C18:0的比例上升，而BCFA anteiso-C15:0和anteiso-C17:0的比例下降。這些脂質成分的變化可能導致細胞膜流動性降低。與此同時，UFA C16:1和C18:1的比例亦有所增加，這反映了單增李斯特菌細胞內誘導出的一種適應性機制，用以抵消因細胞膜流動性降低帶來的影響。Naghmouchi等在細菌素抗性的單增李斯特菌中也觀察到類似的現象。當單增李斯特菌暴露于亞致死濃度的苯扎氯氨時，無論是抗性菌株還是敏感菌株，其脂肪酸組成都會從短鏈向長鏈轉變，并同步改變細胞表面的物理化學特性，進而影響細菌對非生物表面的黏附能力。單增李斯特菌對消毒劑的適應性和抗性能夠改變其細胞膜流動性和生理機能，使其得以在食品加工廠環境中生長。

3 單增李斯特菌細胞膜流動性的調節機制

細胞膜流動性在維持細菌多種細胞生理功能中發揮著重要作用，例如營養轉運、維持細胞形態、保護細胞免受外部不利環境影響。膜流動性可根據周圍環境因素而改變，從而使細菌能夠在不利條件下存活。如圖2所示，細胞膜流動性的變化與環境密切相關，包括溫度、pH值、滲透壓、營養可利用性以及有毒化合物等因素。通常情況下，膜流動性的調節主要通過在不同環境中調整脂肪酸成分從而實現。

含有長鏈脂肪酸的膜結構堆積緊密，缺乏流動性；相比之下，含有UFA的膜結構排列較為松散，流動性顯著增強。Anteiso-BCFA的熔點低于iso-BCFA。此外，縮短脂肪酸鏈的長度或增加其不飽和度，也會導致生成具有較低熔點的脂肪酸。這種膜結構的改變對于維持低溫環境下生長所需的適宜膜流動性至關重要。細菌通常通過將熔點低于相應飽和直鏈脂肪酸的UFA和BCFA融入其脂質結構，以增強膜的流動性。細菌通過響應不同環境壓力而調節其膜流動性的能力，會對其關鍵的生化反應、轉運系統、蛋白質分泌以及最終的生存產生影響。這種調節膜流動性的能力，在一定程度上決定了細菌對特定環境應激的耐受水平。

3.1 改變UFA/SFA的比例

UFA在維持細胞膜流動性方面起著至關重要的作用。細胞膜中UFA/SFA的比例決定了膜的流動性水平，并構成了生物體在環境壓力下進行適應的重要機制。病原體在反復接觸亞致死濃度消毒劑的過程中，其膜脂肪酸組成中SFA水平增加，進而降低細胞膜流動性，這使得細菌在食品加工過程中即便在消毒劑存在的情況下也能生長。盡管細菌通過在膜脂中填充較松散的UFA從而增加膜的流動性，以適應低溫環境，但它們同樣會利用更緊密填充的飽和脂肪酸磷脂降低膜流動性，以應對各類挑戰，如應對有毒化合物的侵害。

Alves等的研究表明，環境脅迫條件下所有單增李斯特菌菌株中 C 12:0 和 C 12:1 脂肪酸濃度增加，同時在兩個菌株中 C 14:1 脂肪酸的濃度增加。這些變化與Zhu Kun等的研究結果一致。當微生物遭受冷脅迫時，其體內UFA的含量會相應增加，以此調節細胞膜的流動性，以適應低溫環境。Wang Yuan等的研究表明，暴露于營養缺乏的條件時，浮游態和生物被膜態細胞中UFA的比例均顯著增加，且 C 18:2 僅在營養脅迫條件下檢出。細菌通過增加UFA的含量，提升膜的流動性，以應對環境壓力的影響，這是其最常見的策略之一。

3.2 BCFA形成

細胞膜中的BCFA在提供適當的膜流動性和最佳膜生理學特性方面起著關鍵作用。在低于10 ℃環境下生長的單增李斯特菌細胞中，anteiso-BCFAs含量增加，這有助于維持細胞膜適當的流動性。由于細胞膜流動性增加，低溫適應的細胞對Nisin表現出更高的敏感性。在

BKD

基因中插入轉座子的冷敏感突變體缺乏BCFA，從而導致膜流動性降低，最終在低溫下抑制菌株生長。單增李斯特菌能夠耐受的pH值范圍為4.1～9.0。在不同的pH值環境下，該菌表現出不同的膜脂肪酸變化特征。在堿性條件下，主要是BCFA的增加，而非UFA數量的變化，導致其膜流動性增強。相反，當暴露于酸性環境時，BCFA的含量會減少，細胞通過增強膜剛性適應酸性條件，隨后會對Nisin產生交叉抗性。當單增李斯特菌細胞暴露于亞致死濃度的酸性化合物時，其BCFA含量降低，進而導致細胞膜流動性下降，從而賦予其對酸應激的抵抗能力。

3.3 Anteiso-/iso-BCFA比例變化

細菌常通過改變anteiso-BCFA和iso-BCFA之間的比例從而調節其膜流動性。支鏈異構體表現出不同的理化特性。Anteiso-BCFAs占據的空間大于iso-BCFAs，其熔點明顯低于iso-BCFA。與分支較少的異構脂肪酸相比，高支化的異構脂肪酸水平增加，能夠顯著增強膜的流動性。Moorman等的研究顯示，浮游態英諾克李斯特菌在適應酸性和饑餓環境時，細胞的疏水性增加，膜的流動性降低，這一變化與anteiso-/iso-BCFA的比例密切相關。單增李斯特菌在pH 8.0和pH 8.5條件下培養時，anteiso-/iso-BCFA比例高于對照（pH 7.0）。因此，能夠合成這些BCFA的細菌通過改變其細胞膜中anteiso-/iso-BCFA比例從而抵抗或適應各種壓力，以控制膜的流動性。Anteiso-BCFAs含量升高或anteiso-/iso-BCFA比例升高可能使脅迫條件下菌株的膜流動性增加。

表2匯總了脅迫條件對單增李斯特菌細胞膜流動性的影響。

4 膜脂適應對單增李斯特菌毒力因子調節機制

單增李斯特菌的環境適應能力依賴于其所含環境適應因子及環境適應調節因子作為物質基礎。細胞膜不僅為外部環境提供屏障，而且為膜相關功能提供物理框架，例如細胞分裂、運動、運輸、分泌和信號轉導。細胞膜性質的改變，特別是其黏度的改變，可以作為應激相關基因表達的觸發器。已有研究表明，菌株Ant-300僅在饑餓期間進行運動，并且其趨化性已被證明取決于大腸桿菌中的膜流動性，膜流動性的增加也有可能克服在壓力下無法輸送養分的問題。單增李斯特菌通過調節其膜流動性，促進滲透保護劑和低溫保護劑的攝取，激活sigB應激因子。細菌的發病機制依賴于許多與膜相關的功能，如分泌和錨定毒力因子和表面修飾，以逃避宿主的防御機制。

單增李斯特菌屬于細胞內寄生致病菌，在宿主體內會遇到各種破壞細胞膜表面的壓力。研究發現anteiso-BCFA通過提高單增李斯特菌在細胞內的存活、生長和吞噬體逃逸能力，進而促進其在細胞內的感染進程。單增李斯特菌和其他病原體可能已經進化出一種特定的膜脂肪酸組成，以便在與宿主相互作用過程中，為發揮有效的膜相關功能提供最佳脂質環境。環境對膜相關功能的干擾可能會影響病原菌的感染過程。單增李斯特菌的生命周期依賴于若干關鍵毒力因子，這些毒力因子或錨定于細菌表面，或通過細菌細胞膜分泌并釋放至細胞外環境。

細菌的毒力與環境適應能力密切相關。根據Alves等的研究，在冷-滲透脅迫條件下，侵襲性較強菌株與較弱菌株的脂肪酸譜中iso- C 15:0 和iso- C 16:0 存在顯著差異。單增李斯特菌菌株在低溫暴露下表現出不同的Caco-2細胞侵襲能力，8 株中有5 株在低溫生長后侵襲能力增強。然而關于單增李斯特菌在不同環境應激條件下生長所導致的膜脂變化與其Caco-2細胞侵襲能力之間的關系研究還很缺乏，需要進一步深化對單增李斯特菌脂質代謝與應激反應的關系研究。

如圖3所示，在應激條件下，單增李斯特菌中的BKD通過BCFA合成途徑促進支鏈氨基酸分解代謝，導致支鏈氨基酸濃度下降。與此同時，anteiso-BCFAs濃度增加，支鏈氨基酸的缺乏可作為信號，促使全局調控因子CodY結合至毒力基因調控蛋白（positive regulatory factor A，

prfA

）基因的調控區域。這一結合增強了

prfA

的轉錄效率，導致

PrfA

水平升高。

PrfA

作為毒力基因的主要激活因子，進一步誘導

hly

（編碼LLO）和

inlA

等基因的表達，促進單增李斯特菌溶血素O（listeriolysin O，LLO）的生成，最終促進細菌對宿主細胞的侵襲能力。而在高濃度支鏈氨基酸的條件下，全局調控因子CodY能夠維持對

PrfA

的轉錄抑制能力。同時，anteiso-BCFAs含量的降低會導致膜流動性下降，進而改變細菌的生理學特性，影響

PrfA

的活性，最終使得LLO的產生量減少。研究證實，BKD缺陷菌株毒力減弱的原因在于

PrfA

及其調控因子表達的缺失，進而導致LLO生成量的減少。Singh等在金黃色葡萄球菌中也觀察到類似現象，缺乏BCFA的金黃色葡萄球菌突變體表現出多種體外和體內缺陷，包括與上皮細胞的黏附性降低和小鼠體內的衰減。此外，銅綠假單胞菌細胞膜脂肪酸譜的破壞也導致了群體感應系統的失調，并可能改變了其發病機制。

綜上所述，以往的研究大多聚焦于膜脂肪酸變化對單增李斯特菌毒力因子的影響。然而，對于其他關鍵功能基因，如應激反應基因、群體感應基因和鞭毛運動基因的解析仍顯不足。研究表明，調節脂肪酸能夠對單增李斯特菌的抗逆性和毒力調控產生深遠影響，因此有必要進行更深入的研究，以期開發新的抗菌策略。

結 語

細菌利用脂質多樣性調整其細胞膜，以應對環境壓力，從而確保細胞膜保持最佳的狀態并持續發揮功能。細胞膜的生化能力是原核生物中調節細胞過程最重要的因素之一。細胞膜脂肪酸組成的變動可能會對生物體調節抗逆性和促進毒力的能力產生深遠的影響。因此，研究各種條件下單增李斯特菌膜脂適應的變化機制，以及膜脂適應對重要功能基因表達的影響，對食品加工中微生物的安全控制具有重要意義。

未來在此領域的深入研究可從以下3 個方面開展：1）研究生物被膜態細胞在各種脅迫條件下的膜脂適應過程。在實際環境中，單增李斯特菌通常以生物被膜的形式存在，僅研究浮游態菌體在脅迫條件下的變化已無法真實反映其在食品加工環境中的實際狀態。對于食品安全而言，菌株在受應激后的毒性和發病機制變化同樣至關重要。圍繞膜脂變化對浮游態及生物被膜態菌體毒性和致病機制的影響可進行更深入的探究。2）在不同脅迫條件下，單增李斯特菌的浮游態和生物被膜態菌體表現出不同的響應機制。為了揭示菌體與環境適應的真實規律，開展不同狀態下菌體內基因和蛋白質表達的動態研究時，需綜合考慮膜脂適應性調控的維度。3）研究微生物對脅迫的反應有助于全面了解其生理活性，進而促進開發新的抗微生物制劑和制定新的食品安全措施。例如，干擾anteiso-C 15:0 等特征脂肪酸生物合成的物質，可能有助于控制食品中單增李斯特菌的生長。此外，應開發基于破壞細胞膜的新型食品保存技術，如超聲波、高靜水壓或脈沖電場，從而延長保質期。

引文格式：

王園, 紀婧, 吳酉芝, 等. 環境脅迫下單核細胞增生李斯特菌膜脂適應的研究進展[J]. 食品科學, 2025, 46(20): 360-369. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250503-006.

WANG Yuan, JI Jing, WU Youzhi, et al. Research progress on the adaptation of membrane lipids of

Listeria monocytogenes

to environmental stresses[J]. Food Science, 2025, 46(20): 360-369. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250503-006.

實習編輯：王奕辰；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

長按或微信掃碼進行注冊

會議招商招展

聯系人：楊紅；電話：010-83152138；手機：13522179918（微信同號）