單核細(xì)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(wèi)生組織列為20世紀(jì)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(yè)面臨的重要安全問題：一方面，其可抵抗各種環(huán)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(chǎn)生生物被膜，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的持續(xù)污染。

細(xì)菌細(xì)胞膜作為外部環(huán)境與細(xì)胞質(zhì)之間的結(jié)構(gòu)屏障，不僅能夠維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，還能夠調(diào)節(jié)分子的進(jìn)出，是細(xì)菌適應(yīng)外界環(huán)境條件變化的重要目標(biāo)。細(xì)菌細(xì)胞膜脂肪酸會隨著溫度、pH值、鹽度、靜水壓力、有機(jī)溶劑暴露等環(huán)境條件發(fā)生變化。細(xì)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(jìn)而影響膜的各項相關(guān)功能。

上海中僑職業(yè)技術(shù)大學(xué)食品藥品學(xué)院的王園、 紀(jì) 婧 ，上海理工大學(xué)健康科學(xué)與工程學(xué)院的 董慶利 *等在對 食品加工環(huán)境中不同脅迫條件對單增李斯特菌膜脂適應(yīng)性的影響進(jìn)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(jī)制，并對未來的研究方向進(jìn)行展望，以期針對性地制定預(yù)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(tài)，另一種是固定在生物被膜內(nèi)的固著態(tài)。嵌入生物被膜中的單增李斯特菌細(xì)胞，在結(jié)構(gòu)和生理學(xué)上與浮游細(xì)胞存在顯著差異。這種嵌入狀態(tài)下的細(xì)菌細(xì)胞具備特定的生理功能，有助于它們對環(huán)境壓力表現(xiàn)出高度耐受性。

根據(jù)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(xì)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(tài)細(xì)胞還是生物被膜態(tài)細(xì)胞，其脂質(zhì)組成均以BCFA為主。BCFA合成的基礎(chǔ)代謝途徑在細(xì)菌的不同生活形態(tài)中表現(xiàn)出高度保守性。圖1展示了單增李斯特菌中主要BCFA產(chǎn)生的內(nèi)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(zhuǎn)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?；o酶A，之后

-酮?；??；d體蛋白合酶III（FabH）將其用于啟動脂肪酸生物合成，

-酮?；?酰基載體蛋白合酶II（FabF）負(fù)責(zé)隨后的幾輪延伸，直到?；溸_(dá)到14～17 個碳。FabH的引物選擇在低溫環(huán)境下表現(xiàn)出更高的特異性，更傾向于使用2-甲基丁酰CoA作為奇數(shù)碳反異脂肪酸的前體物質(zhì)，促進(jìn)anteiso-BCFA的合成。單增李斯特菌中anteiso-BCFA的顯著優(yōu)勢表明，在該微生物體內(nèi)BKD對異亮氨酸衍生底物具有更高的親和力。

1.1 浮游態(tài)

在浮游態(tài)單增李斯特菌中，脂肪酸組成以奇數(shù)碳BCFA為主。Annous等的研究表明在復(fù)雜和特定的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)時，單增李斯特菌中BCFA含量高達(dá)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(shù)碳BCFA（anteiso-C15:0、iso-C15:0和anteiso-C17:0）和直鏈偶數(shù)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(jié)構(gòu)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(gòu)脂肪酸相比，高支化異構(gòu)脂肪酸水平的增加增強(qiáng)了膜的流動性。anteiso-BCFA占據(jù)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(jìn)其在廣泛的溫度范圍內(nèi)傳播。

1.2 生物被膜態(tài)

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(dǎo)致接觸面-食品之間的反復(fù)交叉污染。食品加工表面生物被膜的形成可導(dǎo)致整個食品生產(chǎn)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(xì)胞在結(jié)構(gòu)和生理學(xué)上與浮游細(xì)胞不同。細(xì)胞黏附也會受到細(xì)胞膜生理特性的影響，而細(xì)胞膜的生理特性又主要由脂肪酸組成所控制。鑒于細(xì)胞膜作為影響細(xì)菌生理的重要屏障，細(xì)胞膜脂肪酸的組成同樣可能在生物被膜-浮游態(tài)之間的轉(zhuǎn)變以及在脅迫條件下的復(fù)雜調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮核心作用。因此，通過比較脅迫條件下生物被膜態(tài)與浮游態(tài)菌體細(xì)胞的脂肪酸譜，可以揭示其生理狀態(tài)，并進(jìn)一步凸顯細(xì)菌生理學(xué)的異質(zhì)性。

生物被膜態(tài)細(xì)胞的脂質(zhì)主要由BCFA構(gòu)成。根據(jù)Wang Yuan等的研究，在胰酪胨大豆酵母浸膏肉湯培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，浮游態(tài)細(xì)胞和生物被膜態(tài)細(xì)胞中的BCFA比例分別為87.73%和82.00%。與浮游態(tài)細(xì)胞相比，生物被膜細(xì)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(qiáng)，iso- C 14:0 、anteiso- C 15:0 和iso- C 16:0 脂肪酸的數(shù)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(fā)揮了重要作用。環(huán)境變化會促使細(xì)菌細(xì)胞表面蛋白和脂質(zhì)成分發(fā)生改變，以維持膜流動性的穩(wěn)態(tài)。這種改變可能作為一種適應(yīng)策略，通過增強(qiáng)細(xì)菌的黏附能力，幫助其應(yīng)對不利條件。脂肪酸的種類及其數(shù)量對細(xì)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(tài)細(xì)胞相比，生物被膜態(tài)細(xì)胞產(chǎn)生的UFA和直鏈脂肪酸的百分比均較高。這些結(jié)果也與Rodrigues等的研究類似，該研究發(fā)現(xiàn)相較于浮游態(tài)細(xì)胞，生物被膜態(tài)細(xì)胞平均多產(chǎn)生7%的多不飽和脂肪酸。相同菌株的黏附細(xì)胞呈現(xiàn)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(xì)胞中的豐度相較在浮游細(xì)胞中顯著增加。黏附細(xì)胞中直鏈脂肪酸及羥基脂肪酸含量的增加可能與細(xì)胞對新環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)節(jié)密切相關(guān)。直鏈脂肪酸可能參與了細(xì)胞膜磷脂與細(xì)胞表面蛋白的相互作用，從而介導(dǎo)了細(xì)胞膜與非生物表面的接觸，這種特殊的生理特征對黏附細(xì)胞的新狀態(tài)發(fā)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(guān)。

綜上所述，細(xì)胞膜的物理狀態(tài)或化學(xué)特性在生物被膜形成的初始階段會迅速發(fā)生變化。細(xì)菌細(xì)胞膜的脂肪酸組成受不同細(xì)胞狀態(tài)的影響。生物被膜態(tài)與浮游態(tài)培養(yǎng)物之間的差異不僅體現(xiàn)在代謝活性上，還體現(xiàn)在它們發(fā)育過程中表現(xiàn)出階段特異性表型以及生理條件的明顯空間異質(zhì)性。

2 環(huán)境脅迫因素對單增李斯特菌膜脂適應(yīng)的影響

單增李斯特菌脂肪酸組成不僅受到上述微生物內(nèi)在因素（菌體不同細(xì)胞狀態(tài)）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(huán)境因素也會對生其產(chǎn)生顯著影響。

2.1 冷脅迫

溫度是影響細(xì)菌生長發(fā)育最重要的環(huán)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(huán)境中的持久性與其在低溫環(huán)境下的生長繁殖能力密切相關(guān)；此外，這種持久性還與菌體在低溫環(huán)境中維持主動運(yùn)輸?shù)哪芰τ嘘P(guān)。這種維持主動運(yùn)輸?shù)哪芰σ蕾囉诒环Q為冷適應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的機(jī)制，該機(jī)制的功能與低溫條件下細(xì)胞膜的物理狀態(tài)密切相關(guān)。低溫降低了膜的流動性，并導(dǎo)致膜從液晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼊傂缘哪z樣狀態(tài)。為了在低溫下恢復(fù)膜的功能，具有低熔點(diǎn)的脂肪酸被合并到脂質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為恒黏適應(yīng)性。單增李斯特菌的細(xì)胞膜在外界溫度變化時，采取兩階段調(diào)節(jié)機(jī)制：首先進(jìn)行快速的“緊急”調(diào)整，隨后進(jìn)行緩慢的調(diào)整。這種機(jī)制被視作對膜流動性的精細(xì)調(diào)控。通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)成分，細(xì)胞膜能夠響應(yīng)生長溫度的改變，從而維持理想的膜脂狀態(tài)。

Püttmann等的研究表明，與37 ℃培養(yǎng)的細(xì)胞相比，在4 ℃培養(yǎng)的細(xì)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(jié)果，5 ℃時，TSB和限定成分培養(yǎng)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(xì)胞中主要的脂肪酸。脂肪酸鏈長可能因培養(yǎng)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(dāng)?shù)牧鲃有浴Ｒ延醒芯勘砻?，?0 ℃下生長的菌體細(xì)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?qū)⒅舅嵫娱L2 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(xì)胞膜充分流動性的關(guān)鍵因素，使其能夠在低溫環(huán)境下維持生長。Alves等發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)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(jié)果類似。UFA的摻入是細(xì)菌在環(huán)境脅迫下增加膜流動性的最常見的策略之一。當(dāng)微生物受到冷脅迫時，UFA的增加能夠提升或調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動性。這一過程迅速進(jìn)行，得益于膜解離去飽和酶的作用，該酶能將雙鍵引入預(yù)先存在的SFA中。

單增李斯特菌的冷脅迫反應(yīng)具有菌株異質(zhì)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(jié)果表明在CNL895807細(xì)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(huán)境下生長的Scott A菌株中，觀察到脂肪酸的主要變化表現(xiàn)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(zhì)其相變溫度顯著高于含有anteiso- C 15:0 的脂質(zhì)。當(dāng)生長溫度降低時，BKD對提高anteiso/iso比例起著重要作用。FabF負(fù)責(zé)脂肪酸生物合成途徑中的脂肪?；溠娱L。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(fā)揮作用。

脂肪酸組成對溫度的響應(yīng)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(xì)胞膜的滲透性和流動性，反之，這可能有助于增強(qiáng)對環(huán)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(yīng)，是制定食品保存有效策略的重要基礎(chǔ)。使用能夠影響B(tài)CFA代謝的抗菌劑，可能是低溫環(huán)境下控制單增李斯特菌生長的一種潛在方法。表1總結(jié)了冷脅迫對單增李斯特菌細(xì)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(jī)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(fēng)味調(diào)節(jié)及工藝輔助等方面發(fā)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(zhì)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(yǎng)基中菌株anteiso- C 17:0 含量增加，表明高滲介質(zhì)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(xiàn)象相反，當(dāng)其在高滲透培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，BCFA的百分比下降。當(dāng)氣單胞菌屬和枯草芽孢桿菌處于高濃度氯化鈉環(huán)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(fā)生了適應(yīng)性變化，以抵御高滲處理對細(xì)胞穩(wěn)態(tài)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(yīng)能力密切相關(guān)。而在單增李斯特菌中，BCFA的缺乏可能與其在低pH值環(huán)境下無法生長有關(guān)。BCFA合成缺陷的菌株在pH 5.0的檸檬酸溶液中表現(xiàn)出明顯的生長缺陷。在鹽酸、苯甲酸、乙酸和乳酸的處理下，當(dāng)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(diǎn)脂肪酸）的比例大幅增加，這種變化會導(dǎo)致細(xì)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(huán)境下，其細(xì)胞膜內(nèi)單不飽和長鏈脂肪酸水平呈現(xiàn)上升趨勢；然而，單增李斯特菌在此條件下，細(xì)胞膜中直鏈脂肪酸的比例增加。綜上所述，當(dāng)細(xì)胞遭受酸脅迫時，脂肪酸譜的變化可能影響細(xì)胞膜的通透性和流動性，進(jìn)而促進(jìn)耐酸性的形成，并發(fā)揮保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，在對兩株單增李斯特菌菌株的黏附細(xì)胞與浮游細(xì)胞分別施加酸脅迫處理后，各菌株浮游細(xì)胞中單個BCFA含量及BCFA總量均呈現(xiàn)顯著上升趨勢。值得注意的是，針對黏附細(xì)胞，酸脅迫會導(dǎo)致其細(xì)胞內(nèi)直鏈中鏈脂肪酸呈顯著累積。在磷脂（或其特定位點(diǎn)）與細(xì)胞表面蛋白發(fā)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(xì)胞表面蛋白在介導(dǎo)細(xì)胞被膜與非生物表面接觸方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

2.3 消毒劑脅迫

在食品加工環(huán)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(yīng)用于表面清潔。單增李斯特菌對消毒劑的適應(yīng)性和抗性可改變其生理機(jī)能，從而使其能夠在食品加工廠中存活和生長。細(xì)胞膜組成的改變可能導(dǎo)致耐藥菌株的產(chǎn)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(dǎo)致細(xì)菌的細(xì)胞膜及其相關(guān)表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這可能使細(xì)菌更易受到消毒劑的影響。當(dāng)單增李斯特菌暴露于苯扎氯銨中時，高熔點(diǎn)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(zhì)成分的變化可能導(dǎo)致細(xì)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(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)出的一種適應(yīng)性機(jī)制，用以抵消因細(xì)胞膜流動性降低帶來的影響。Naghmouchi等在細(xì)菌素抗性的單增李斯特菌中也觀察到類似的現(xiàn)象。當(dāng)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(zhuǎn)變，并同步改變細(xì)胞表面的物理化學(xué)特性，進(jìn)而影響細(xì)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(yīng)性和抗性能夠改變其細(xì)胞膜流動性和生理機(jī)能，使其得以在食品加工廠環(huán)境中生長。

3 單增李斯特菌細(xì)胞膜流動性的調(diào)節(jié)機(jī)制

細(xì)胞膜流動性在維持細(xì)菌多種細(xì)胞生理功能中發(fā)揮著重要作用，例如營養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)、維持細(xì)胞形態(tài)、保護(hù)細(xì)胞免受外部不利環(huán)境影響。膜流動性可根據(jù)周圍環(huán)境因素而改變，從而使細(xì)菌能夠在不利條件下存活。如圖2所示，細(xì)胞膜流動性的變化與環(huán)境密切相關(guān)，包括溫度、pH值、滲透壓、營養(yǎng)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(diào)節(jié)主要通過在不同環(huán)境中調(diào)整脂肪酸成分從而實(shí)現(xiàn)。

含有長鏈脂肪酸的膜結(jié)構(gòu)堆積緊密，缺乏流動性；相比之下，含有UFA的膜結(jié)構(gòu)排列較為松散，流動性顯著增強(qiáng)。Anteiso-BCFA的熔點(diǎn)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(dǎo)致生成具有較低熔點(diǎn)的脂肪酸。這種膜結(jié)構(gòu)的改變對于維持低溫環(huán)境下生長所需的適宜膜流動性至關(guān)重要。細(xì)菌通常通過將熔點(diǎn)低于相應(yīng)飽和直鏈脂肪酸的UFA和BCFA融入其脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)膜的流動性。細(xì)菌通過響應(yīng)不同環(huán)境壓力而調(diào)節(jié)其膜流動性的能力，會對其關(guān)鍵的生化反應(yīng)、轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分泌以及最終的生存產(chǎn)生影響。這種調(diào)節(jié)膜流動性的能力，在一定程度上決定了細(xì)菌對特定環(huán)境應(yīng)激的耐受水平。

3.1 改變UFA/SFA的比例

UFA在維持細(xì)胞膜流動性方面起著至關(guān)重要的作用。細(xì)胞膜中UFA/SFA的比例決定了膜的流動性水平，并構(gòu)成了生物體在環(huán)境壓力下進(jìn)行適應(yīng)的重要機(jī)制。病原體在反復(fù)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(jìn)而降低細(xì)胞膜流動性，這使得細(xì)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(xì)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(yīng)低溫環(huán)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(yīng)對各類挑戰(zhàn)，如應(yīng)對有毒化合物的侵害。

Alves等的研究表明，環(huán)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(jié)果一致。當(dāng)微生物遭受冷脅迫時，其體內(nèi)UFA的含量會相應(yīng)增加，以此調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動性，以適應(yīng)低溫環(huán)境。Wang Yuan等的研究表明，暴露于營養(yǎng)缺乏的條件時，浮游態(tài)和生物被膜態(tài)細(xì)胞中UFA的比例均顯著增加，且 C 18:2 僅在營養(yǎng)脅迫條件下檢出。細(xì)菌通過增加UFA的含量，提升膜的流動性，以應(yīng)對環(huán)境壓力的影響，這是其最常見的策略之一。

3.2 BCFA形成

細(xì)胞膜中的BCFA在提供適當(dāng)?shù)哪ち鲃有院妥罴涯ど韺W(xué)特性方面起著關(guān)鍵作用。在低于10 ℃環(huán)境下生長的單增李斯特菌細(xì)胞中，anteiso-BCFAs含量增加，這有助于維持細(xì)胞膜適當(dāng)?shù)牧鲃有?。由于?xì)胞膜流動性增加，低溫適應(yīng)的細(xì)胞對Nisin表現(xiàn)出更高的敏感性。在

BKD

基因中插入轉(zhuǎn)座子的冷敏感突變體缺乏BCFA，從而導(dǎo)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(huán)境下，該菌表現(xiàn)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(shù)量的變化，導(dǎo)致其膜流動性增強(qiáng)。相反，當(dāng)暴露于酸性環(huán)境時，BCFA的含量會減少，細(xì)胞通過增強(qiáng)膜剛性適應(yīng)酸性條件，隨后會對Nisin產(chǎn)生交叉抗性。當(dāng)單增李斯特菌細(xì)胞暴露于亞致死濃度的酸性化合物時，其BCFA含量降低，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞膜流動性下降，從而賦予其對酸應(yīng)激的抵抗能力。

3.3 Anteiso-/iso-BCFA比例變化

細(xì)菌常通過改變anteiso-BCFA和iso-BCFA之間的比例從而調(diào)節(jié)其膜流動性。支鏈異構(gòu)體表現(xiàn)出不同的理化特性。Anteiso-BCFAs占據(jù)的空間大于iso-BCFAs，其熔點(diǎn)明顯低于iso-BCFA。與分支較少的異構(gòu)脂肪酸相比，高支化的異構(gòu)脂肪酸水平增加，能夠顯著增強(qiáng)膜的流動性。Moorman等的研究顯示，浮游態(tài)英諾克李斯特菌在適應(yīng)酸性和饑餓環(huán)境時，細(xì)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(guān)。單增李斯特菌在pH 8.0和pH 8.5條件下培養(yǎng)時，anteiso-/iso-BCFA比例高于對照（pH 7.0）。因此，能夠合成這些BCFA的細(xì)菌通過改變其細(xì)胞膜中anteiso-/iso-BCFA比例從而抵抗或適應(yīng)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(xì)胞膜流動性的影響。

4 膜脂適應(yīng)對單增李斯特菌毒力因子調(diào)節(jié)機(jī)制

單增李斯特菌的環(huán)境適應(yīng)能力依賴于其所含環(huán)境適應(yīng)因子及環(huán)境適應(yīng)調(diào)節(jié)因子作為物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞膜不僅為外部環(huán)境提供屏障，而且為膜相關(guān)功能提供物理框架，例如細(xì)胞分裂、運(yùn)動、運(yùn)輸、分泌和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞膜性質(zhì)的改變，特別是其黏度的改變，可以作為應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)的觸發(fā)器。已有研究表明，菌株Ant-300僅在饑餓期間進(jìn)行運(yùn)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(yǎng)分的問題。單增李斯特菌通過調(diào)節(jié)其膜流動性，促進(jìn)滲透保護(hù)劑和低溫保護(hù)劑的攝取，激活sigB應(yīng)激因子。細(xì)菌的發(fā)病機(jī)制依賴于許多與膜相關(guān)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(jī)制。

單增李斯特菌屬于細(xì)胞內(nèi)寄生致病菌，在宿主體內(nèi)會遇到各種破壞細(xì)胞膜表面的壓力。研究發(fā)現(xiàn)anteiso-BCFA通過提高單增李斯特菌在細(xì)胞內(nèi)的存活、生長和吞噬體逃逸能力，進(jìn)而促進(jìn)其在細(xì)胞內(nèi)的感染進(jìn)程。單增李斯特菌和其他病原體可能已經(jīng)進(jìn)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(fā)揮有效的膜相關(guān)功能提供最佳脂質(zhì)環(huán)境。環(huán)境對膜相關(guān)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(guān)鍵毒力因子，這些毒力因子或錨定于細(xì)菌表面，或通過細(xì)菌細(xì)胞膜分泌并釋放至細(xì)胞外環(huán)境。

細(xì)菌的毒力與環(huán)境適應(yīng)能力密切相關(guān)。根據(jù)Alves等的研究，在冷-滲透脅迫條件下，侵襲性較強(qiáng)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(xiàn)出不同的Caco-2細(xì)胞侵襲能力，8 株中有5 株在低溫生長后侵襲能力增強(qiáng)。然而關(guān)于單增李斯特菌在不同環(huán)境應(yīng)激條件下生長所導(dǎo)致的膜脂變化與其Caco-2細(xì)胞侵襲能力之間的關(guān)系研究還很缺乏，需要進(jìn)一步深化對單增李斯特菌脂質(zhì)代謝與應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)系研究。

如圖3所示，在應(yīng)激條件下，單增李斯特菌中的BKD通過BCFA合成途徑促進(jìn)支鏈氨基酸分解代謝，導(dǎo)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(diào)控因子CodY結(jié)合至毒力基因調(diào)控蛋白（positive regulatory factor A，

prfA

）基因的調(diào)控區(qū)域。這一結(jié)合增強(qiáng)了

prfA

的轉(zhuǎn)錄效率，導(dǎo)致

PrfA

水平升高。

PrfA

作為毒力基因的主要激活因子，進(jìn)一步誘導(dǎo)

hly

（編碼LLO）和

inlA

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

PrfA

的轉(zhuǎn)錄抑制能力。同時，anteiso-BCFAs含量的降低會導(dǎo)致膜流動性下降，進(jìn)而改變細(xì)菌的生理學(xué)特性，影響

PrfA

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

PrfA

及其調(diào)控因子表達(dá)的缺失，進(jìn)而導(dǎo)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(xiàn)象，缺乏BCFA的金黃色葡萄球菌突變體表現(xiàn)出多種體外和體內(nèi)缺陷，包括與上皮細(xì)胞的黏附性降低和小鼠體內(nèi)的衰減。此外，銅綠假單胞菌細(xì)胞膜脂肪酸譜的破壞也導(dǎo)致了群體感應(yīng)系統(tǒng)的失調(diào)，并可能改變了其發(fā)病機(jī)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(guān)鍵功能基因，如應(yīng)激反應(yīng)基因、群體感應(yīng)基因和鞭毛運(yùn)動基因的解析仍顯不足。研究表明，調(diào)節(jié)脂肪酸能夠?qū)卧隼钏固鼐目鼓嫘院投玖φ{(diào)控產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，因此有必要進(jìn)行更深入的研究，以期開發(fā)新的抗菌策略。

結(jié) 語

細(xì)菌利用脂質(zhì)多樣性調(diào)整其細(xì)胞膜，以應(yīng)對環(huán)境壓力，從而確保細(xì)胞膜保持最佳的狀態(tài)并持續(xù)發(fā)揮功能。細(xì)胞膜的生化能力是原核生物中調(diào)節(jié)細(xì)胞過程最重要的因素之一。細(xì)胞膜脂肪酸組成的變動可能會對生物體調(diào)節(jié)抗逆性和促進(jìn)毒力的能力產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，研究各種條件下單增李斯特菌膜脂適應(yīng)的變化機(jī)制，以及膜脂適應(yīng)對重要功能基因表達(dá)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(lǐng)域的深入研究可從以下3 個方面開展：1）研究生物被膜態(tài)細(xì)胞在各種脅迫條件下的膜脂適應(yīng)過程。在實(shí)際環(huán)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(tài)菌體在脅迫條件下的變化已無法真實(shí)反映其在食品加工環(huán)境中的實(shí)際狀態(tài)。對于食品安全而言，菌株在受應(yīng)激后的毒性和發(fā)病機(jī)制變化同樣至關(guān)重要。圍繞膜脂變化對浮游態(tài)及生物被膜態(tài)菌體毒性和致病機(jī)制的影響可進(jìn)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(tài)和生物被膜態(tài)菌體表現(xiàn)出不同的響應(yīng)機(jī)制。為了揭示菌體與環(huán)境適應(yīng)的真實(shí)規(guī)律，開展不同狀態(tài)下菌體內(nèi)基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的動態(tài)研究時，需綜合考慮膜脂適應(yīng)性調(diào)控的維度。3）研究微生物對脅迫的反應(yīng)有助于全面了解其生理活性，進(jìn)而促進(jìn)開發(fā)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(zhì)，可能有助于控制食品中單增李斯特菌的生長。此外，應(yīng)開發(fā)基于破壞細(xì)胞膜的新型食品保存技術(shù)，如超聲波、高靜水壓或脈沖電場，從而延長保質(zhì)期。

引文格式：

王園, 紀(jì)婧, 吳酉芝, 等. 環(huán)境脅迫下單核細(xì)胞增生李斯特菌膜脂適應(yīng)的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 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

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

實(shí)習(xí)編輯：王奕辰；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)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(wǎng)

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