MdrL外排泵介导单核细胞增生李斯特菌对季胺盐类消毒剂适应性耐受机制研究

Quaternary ammonium compounds (QACs) such as benzalkonium chloride (BC) are extensively used in food industry. With the prolonged exposure to sublethal concentrations of BC, the tolerance of Listeria monocytogenes, an important foodborne pathogen, are gradually increased, which is called adaptive tolerance. At present, many researchers hold the view that the adaptive tolerance of L. monocytogenes are mediated by efflux pumps. In our previous studies, overexpression of efflux pump MdrL was found to be associated with the adaptive tolerance of L. monocytogenes. It has been reported that LadR negatively regulates the expression of MdrL, however, the mechanism of regulation is still not clear. In our study, the effects of MdrLon tolerance to BC, drug efflux activity, growth, and cell surface morphology are determined in the presence of BC. Subsequently, the functional interaction between PadR and the mdrL is investigated to elucidate the regulation of LadR on expression of MdrL. Based on the better understand the role of MdrL in adaptive tolerance to BC of L. monocytogenes, our study will provide the theoretic foundation for the fair use of QAC disinfectants in food industry and the new strategy for resolving resistance to QACs and antimicrobials of foodborne pathogens.

以苯扎氯铵（BC）为代表的季胺盐类（QACs）消毒剂在食品工业中应用十分广泛。研究发现，单核细胞增生李斯特菌（Lm）长期暴露于亚致死浓度的BC中会产生适应性耐受。目前，研究者普遍认为外排泵是介导Lm对BC适应性耐受的主要机制。我们的前期研究表明MdrL外排泵的过量表达与Lm对BC适应性耐受密切相关。已有研究证实MdrL的表达受调控蛋白LadR的负调控，然而其具体的作用机制尚不清楚。本项目拟通过研究BC胁迫下MdrL对Lm适应性耐受菌株的生理行为和细胞表面形态的影响，进一步明确MdrL在Lm对BC适应性耐受中的作用；通过检测LadR蛋白与mdrL启动子的相互作用及关键的作用位点，揭示LadR对MdrL表达的调控机制。本研究旨在通过阐明MdrL介导Lm对BC适应性耐受的机制，为指导QACs在食品工业中的合理使用提供理论依据；为解决食源性致病菌对QACs类消毒剂及抗生素的耐药提供新的思路。

以苯扎氯铵（BC）为代表的季铵盐类（QACs）消毒剂在食品工业中应用十分广泛。研究发现，单核细胞增生李斯特菌（Lm，一种重要的食源性致病菌）长期暴露于亚致死浓度的BC中会产生适应性耐受。目前，研究者普遍认为外排泵是介导Lm对BC适应性耐受的主要机制。我们的前期研究表明MdrL外排泵的过量表达与Lm对BC适应性耐受密切相关。已有研究证实MdrL的表达受调控蛋白LadR的负调控，然而其具体的作用机制尚不清楚。.本项目拟通过研究BC胁迫下MdrL对Lm适应性耐受菌株的生理行为和细胞表面形态的影响，进一步明确MdrL在Lm对BC适应性耐受中的作用；通过检测LadR蛋白与mdrL启动子的相互作用及关键的作用位点，揭示LadR对MdrL表达的调控机制。.研究结果：与野生株相比，ΔmdrL突变株在亚致死浓度BC作用下的生长迟滞期延长、平均最大生长率和平均最大光密度值均降低；当BC浓度为4 μg/ml时，梯度稀释后的野生株和突变株在平板上的生长显现出明显的差异；与野生株相比，突变株在致死浓度BC作用下的存活率降低2个log值。以上这些证据表明外排泵MdrL介导Lm对BC耐受。LadR蛋白可与mdrL基因的启动子区域特异性结合，证明调控子LadR通过与mdrL启动子特异性结合实现对外排泵MdrL的负调控。实时荧光定量PCR的结果显示mdrL基因在适应株中的转录水平明显高于敏感株。敲除mdrL基因后，适应株在亚致死浓度BC中表现出明显的生长缺陷，表明外排泵MdrL介导Lm对BC适应性耐受。此外，Lm适应株不仅对BC的耐药性增加，对包括头孢噻肟、头孢噻吩和环丙沙星在内的临床常用抗生素的耐药性也显著提高，表明BC反复诱导使Lm菌株对消毒剂BC和抗生素产生交叉耐药。加入外排抑制剂利血平后，适应株对BC的MIC值均下降，但是下降后的MIC值还是高于敏感株对BC的MIC值，这表明除了外排泵还有其他机制参与Lm对BC的适应性耐受。.我们的研究结果为指导QACs在食品工业中的合理使用提供理论依据；为解决食源性致病菌对QACs类消毒剂及抗生素的耐药提供新的思路。