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看不见 不等于 没威胁 ：休眠的致病菌一旦进入宿主体内，九成以上可在悄然间 满血复活 。

—— 广东工业大学李桂英教授团队

论文题目 《金黄色葡萄球菌暴露对秀丽隐杆线虫的毒性机制研究》

第一作者 黄鸿飞（广东工业大学硕士研究生）

通讯作者 李桂英（特聘教授，广东省特支计划百千万领军人才）

通讯单位 广东工业大学环境健康与污染控制研究院、环境科学与工程学院

发表期刊 《广东工业大学学报》2026年第43卷第4期：39-46页

论文DOI https://doi.org/10.12052/gdutxb.250086

01全文速览

        致病菌引发的感染性疾病已成为全球公共卫生安全的重大威胁。在消毒、抗生素、低温、低营养等不利环境压力下，部分细菌会进入一种“活着却培养不出来”的奇特休眠状态—— 活的不可培养（VBNC）状态 。这类细菌逃避了常规培养法的检测，却可能在进入宿主体内后“死灰复燃”。针对VBNC状态致病菌的宿主感染方式、毒性大小及致病机理尚不清晰的难题，广东工业大学李桂英特聘教授团队以秀丽隐杆线虫（ Caenorhabditis elegans ）为模式宿主，构建了金黄色葡萄球菌（包括VBNC状态）−线虫感染体系。

        研究发现：野生型（WT）细菌进入线虫体内后加速繁殖、定植肠道，大量上调毒力基因并释放毒力蛋白，引发 急性感染 ；而VBNC状态细菌虽然初期繁殖与定植能力较弱，却能在宿主体内高效复苏——复苏率高达90.4%，并通过“优先激活生物膜基因创造复苏条件、再经应激响应逐步重建毒力”的独特致病模式引发 慢性感染 ，实现长期定植。该研究深化了对VBNC状态致病菌潜伏感染机制的认识，也为环境致病菌的健康风险防控提供了理论依据。

02背景介绍

        水体、土壤等环境介质中的致病菌是威胁公共卫生安全的重要因素。值得注意的是，在低温、低营养、消毒剂、抗生素等不利环境中，细菌并非只能“坐以待毙”——它们可进入包括持留菌、小菌落变异株和VBNC状态在内的多种休眠状态。其中， VBNC状态细菌代谢活性极低，常规培养法完全无法检出 ：已有研究显示饮用水中VBNC状态致病菌可占总菌量的80%，且已有100余种细菌被证实可进入VBNC状态。

        更值得警惕的是，部分消毒技术不仅难以彻底杀灭细菌，反而可能诱导其进入VBNC状态“潜伏”下来。一旦进入宿主体内，VBNC细菌可能在适宜环境中复苏并恢复毒力，造成潜在的感染风险。然而，现有研究多集中于典型WT致病菌的急性毒力机制，VBNC状态致病菌在宿主体内 “如何复苏、毒力如何重建、致病模式有何不同” 仍缺乏系统认识。

        秀丽隐杆线虫是研究宿主—病原互作的理想模式生物： 生命周期短、培养简便、身体透明便于直接观察 ，且基因组与人类的同源性高达60%~80%。本研究即以线虫为模式宿主，系统解析了WT与VBNC状态金黄色葡萄球菌的体内感染命运与致病机制差异。

03本文亮点

构建WT/VBNC双状态致病菌−线虫感染体系

        采用 TiO₂纳米管紫外光催化技术 诱导金黄色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus ）进入VBNC状态，经平板培养与活死染色双重验证后，将其暴露于秀丽隐杆线虫，并结合体内细菌裂解、PMA-qPCR定量、ELISA毒力蛋白检测与RT-qPCR毒力基因分析，实现感染过程的全程追踪。

揭示VBNC细菌体内高效复苏现象

        VBNC状态金黄色葡萄球菌进入线虫体内后复苏率高达 90.4% ，是体外自然复苏效率的6倍；其凭借代谢活性低、表面抗原成分减少的特点逃避免疫识别，在宿主体内几乎“零伤亡”，为长期定植埋下伏笔。

阐明“生物膜先行、毒力随后”的慢性感染致病模式

        与WT细菌大规模上调毒力基因、发动急性感染不同，VBNC细菌的毒力基因表达明显延迟：其优先激活黏附与生物膜形成相关基因（ fnbA 、 icaA ）以创造复苏条件、抵御免疫清除，随后通过应激响应系统逐步恢复毒力基因表达，最终重建致病能力并引发慢性感染。

04图文解析

图1. 紫外光催化诱导下的细菌稀释涂布平板及活死染色

        采用TiO₂纳米管光催化（UV 365 nm）处理对数期金黄色葡萄球菌18 h后，稀释涂布平板上已无菌落生长，表明细菌 失去可培养性 ；而活死染色（SYTO9/PI）显示大量细菌仍然存活。二者结合证实细菌已成功进入VBNC状态，为后续感染实验奠定了材料基础。

图2. 可培养细菌随光催化处理时间的数量变化

        随着光催化处理的进行，可培养细菌数量持续下降并趋于检出限以下，定量呈现了金黄色葡萄球菌从可培养状态向 VBNC状态的转变动力学过程 。

图3. 秀丽隐杆线虫体内不同状态金黄色葡萄球菌数量占比

        暴露24 h后裂解线虫、释放体内细菌并定量分析：WT暴露组线虫体内细菌总量达2.5×10⁵ CFU/mL，其中86.5%仍保持WT状态，细菌在肠道内加速繁殖并定植；而在VBNC暴露组中，体内可培养菌达6.3×10⁴ CFU/mL——按初始暴露量折算， 高达90.4%的VBNC细菌在线虫体内成功复苏为可培养状态 ，且死菌几乎检测不到。这一“体内复活”现象提示，VBNC细菌一旦进入宿主体内，其潜在感染风险不容低估。

图4. 金黄色葡萄球菌自然复苏图

        对照实验显示，体外自然复苏24 h后可培养菌仅为8.7×10² CFU/mL，而线虫体内的复苏量达6.1×10³ CFU/mL—— 宿主体内的复苏效率是体外自然复苏的6倍 。宿主体内的营养环境与适宜条件显著促进了VBNC细菌的复苏进程。

图5. 金黄色葡萄球菌在线虫体内外的毒力蛋白释放

        ELISA检测肠毒素A（SEA）与肠毒素B（SEB）的释放水平显示：WT细菌进入线虫体内后SEA释放量降低33.1%、SEB保持稳定，其毒力蛋白的释放主要发生在体外阶段；而VBNC细菌进入体内后毒力蛋白释放显著增强，其中 SEB大幅提升64.9% ——这与细菌复苏激活毒力蛋白释放通道、以及SEB可干扰宿主MHC-II免疫识别以应对氧化压力密切相关。

图6. 金黄色葡萄球菌在线虫体内外的毒力基因表达情况

        RT-qPCR检测8个毒力基因（ agrA 、 sarA 全局调控基因， seA 、 seB 、 tssT 、 hla 毒素基因， fnbA 黏附基因， icaA 生物膜基因）的表达显示：WT细菌进入线虫体内后全部毒力基因显著上调，通过群体感应系统感知宿主环境、激活毒素与侵袭酶，实现急性感染；而VBNC细菌在体外诱导进入VBNC状态时即显著上调 fnbA 与 icaA ，进入线虫后两者表达水平甚至超过体内WT细菌——VBNC细菌优先构建黏附与生物膜屏障，为复苏创造微环境、抵御免疫清除，随后经应激响应系统逐步恢复毒力基因表达，最终 重建致病能力、引发慢性感染 。

∞研究意义与展望

        本研究构建了WT/VBNC双状态金黄色葡萄球菌−秀丽隐杆线虫感染体系，首次系统揭示了VBNC状态致病菌 “体内高效复苏—生物膜先行定植—毒力延迟重建” 的完整致病链条。研究表明，VBNC状态致病菌的致病潜力可在宿主体内被重新激活，其长期定植能力甚至不逊于WT细菌，仅依赖常规培养法的监测体系将严重低估这一“隐形”风险。

        该工作深化了对VBNC细菌潜伏感染机制的认识，为环境致病菌及其VBNC状态的风险防控和 长期毒性监测 提供了理论依据。未来，团队将进一步研究VBNC细菌对哺乳动物等高等生物的感染风险差异，推动相关结论向人体健康风险评估延伸。

论文引用：

黄鸿飞, 蔡仪威, 李桂英, 等. 金黄色葡萄球菌暴露对秀丽隐杆线虫的毒性机制研究[J]. 广东工业大学学报, 2026, 43(4): 39-46. DOI: 10.12052/gdutxb.250086.

Huang Hongfei, Cai Yiwei, Li Guiying, et al. The toxicity mechanisms of staphylococcus aureus exposure in caenorhabditis elegans[J]. Journal of Guangdong University of Technology, 2026, 43(4): 39-46. DOI: 10.12052/gdutxb.250086.

查看原文信息：https://xbzrb.gdut.edu.cn/article/doi/10.12052/gdutxb.250086

编辑：张玮欣     复审：李桂英   终审：赵少飞

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