副溶血性弧菌对温度的胁迫响应研究进展

金凯祥　施锴云　欧阳敏　张辉　高璐

【摘 要】副溶血性弧菌是水产品中常见的食源性致病菌，它能够感受外界环境的变化并迅速做出反应。在水产品的加工贮藏过程中，对温度的控制是最常用的方式，因此，副溶血性弧菌需要耐受各种温度的变化才能够生存并保持毒力给食品安全带来威胁。本文综述了副溶血性弧菌在面临低温和高温胁迫时的生存能力及其生理响机制，并对其未来研究做出展望。

【关键词】副溶血性弧菌；温度；胁迫；响应机制

中图分类号： R378 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）29-0039-002

【Abstract】Vibrio parahaemolyticus is a common food-borne pathogen in aquatic products.It can sense the changes of the external environment and respond quickly.During the processing and storage of aquatic products，temperature control is the most commonly used method.Therefore，Vibrio parahaemolyticus needs to withstand various temperature changes to survive and maintain its virulence to threaten food safety.This review summarizes the viability and physiological mechanism of Vibrio parahaemolyticus in the presence of low and high temperature stress and makes a prospect for its future research.

【Key words】Vibrio parahaemolyticus；Temperature；Stress；Response mechanism

副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，简称V.p），是海洋动物中常见的病原菌，也是夏秋季沿海地区引发人类微生物性食物中毒的重要病原菌。Vp通过海产品及其加工、流通过程中交叉污染的食品而传播，导致水样腹泻、肠痉挛、呕吐和发烧等典型胃肠炎反应，目前发病呈世界性分布。我国国家食源性疾病监测网的数据显示，Vp引起食物中毒的发生规模以及人群暴露规模呈明显上升趋势，已成为我国首要的食源性致病菌[1-3]。

副溶血性弧菌是革兰氏阴性兼性厌氧菌，具有嗜盐性，最适生长pH是7.4～8.0，最适盐度为2%～4%NaCl，最适生长温度为37℃，在夏季水温24～32℃下最易生长繁殖，对酸敏感。在水产品的加工储运过程中，加热、冷藏、低盐、干燥、高渗透压、酸处理、发酵、抗菌药物等处理方法常使食源性致病菌处于胁迫应激环境，研究表明大多数细菌能对这些物理和化学胁迫因素做出迅速的应激响应，使其在不良环境下维持生存，并且保持一定的代谢活性和致病能力，一旦环境适宜其生长，会迅速修复并且繁殖，因此会造成食品的安全隐患[4，5]。

温度的变化是水产品及其致病菌常常面临的一种环境应激，本文对水产品中副溶血性弧菌在食品加工贮运过程中应对温度的胁迫耐受的研究进行综述，并对未来的研究方向做出展望。

1 副溶血性弧菌对低温的胁迫响应机制

为了保持水产品的新鲜度，冷冻贮藏或冷链运输是水产品产业链中常用的保藏或运输方式。在冷冻贮藏过程中，副溶血性弧菌将面临着低温这一不利的生存环境，当经过一段时间的低温适应后，会促进其在这种逆境环境下生存，并可能产生交叉保护作用。例如，Ching Lin[6]等人的研究表明，副溶血性弧菌经15℃、分别冷应激2h、4h后，在5℃或-18℃贮藏条件下的存活率增加，对结晶紫的耐受性增强，而对47℃高温、H2O2、乳酸和醋酸等的敏感性增强，这可能与冷休克处理时间和温度有一定的关系。

当副溶血性弧菌面临低温应激时生长速度减慢，细胞表面形态变化，同时降低或停止一些蛋白质的合成，但同时也有一些特殊的蛋白质被立即诱导表达，如冷休克诱导蛋白（cold-shock proteins，CSPs），RNA解旋酶（DeaD）、 DNA旋转酶（GyrA）、转录因子NusA和翻译因子InfBD等，这些蛋白质大多直接或间接的维持着细胞膜的完整性或蛋白的转录和翻译[7-9]。其中，冷休克蛋白是高度保守的核苷酸结合蛋白，主要由68-74个氨基酸组成，约为7.4kD，有着5个反平行β折叠的β桶状片层机构，这是细菌应对冷胁迫最为明显的反应之一。目前，在大肠杆菌、单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌、假单胞菌中的CSPs家族主要包含两类共9种蛋白，大肠杆菌的冷诱导蛋白家族成员包含Csp（A-I），其中，CspA是大肠杆菌主要的冷休克蛋白，正常情況， CspA几乎不存在，只有当大肠杆菌所处温度骤然降低时，它才被大量诱导合成。冷休克蛋白被合成后既可以通过结合冷诱导基因的启动子区域激活这些基因的转录，还可以通过清除不必要的二级结构来促进这些基因的转录和翻译。Yang等人的[10]研究表明，副溶血性弧菌也存在着三种大肠杆菌CSP同系物，包括CspA、CspD和冷休克DNA结合域蛋白。当副溶血性弧菌经10℃处理60min后，cspA基因在转录水平上调30倍，通过DNA微阵列和qRT–PCR显示CspA是副溶血性弧菌在低温生长条件下的主要的冷应激蛋白。

副溶血性弧菌在低温环境下的响应机制除了冷休克蛋白外，目前发现还有其他的响应过程。如，Juntao Jia[11]等人的研究表明，经4℃应激后副溶血性弧菌的脂肪酸组成也会发生了大幅度的变化，如，棕榈酸甲酯和油酸甲酯显著下降。因此，温度降低可能造成副溶血性弧菌细胞膜的流动性降低，影响营养物质的运输。此外，低温还可能导致副溶血性弧菌细胞内酶活性的降低，影响胞内新陈代谢；造成RNA结构趋于稳定，影响翻译过程[12-13]。endprint

2 副溶血性弧菌对高温的胁迫响应机制

热处理是目前水产品加工中最常用的杀菌方法，为减少高温对水产品营养及风味的影响，很多食品热加工中需要采取低温或短时灭菌，如漂烫、巴氏杀菌等。微生物如果突然面对环境温度的边哈，其生理特性也会发生变化。Ming-Lun Chiang[14]等人的研究表明，副溶血性弧菌经42℃热休克后，细胞壁凹陷、表明受损，在0.1%NaCl培养液中的存活力增强，而对有机酸和20%NaCl的耐受性降低，饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例显著增加。

副溶血性弧菌所寄居的海洋环境温度一般低于25℃，但当环境温度的升高时，副溶血性弧菌将产生一些应激蛋白，如，热应激蛋白（Heat shock protein，HSP）家族中的Hsp60、Hsp70等。通常，这些蛋白主要充当着分子伴侣来保护细胞免遭热变性，其中Hsp60是最主要的应激蛋白。

此外，温度的变化会影响到副溶血性弧菌的致病性。Chiang[15]等的研究表明，副溶血性弧菌经热应激后通过增加其毒素的表达来增强其致病性。熱应激后，临床菌株可以通过改变调节毒力系统的表达，或通过改变生物被膜的产生和运动能力等粘附相关系统的表达来增强其致病性，而环境菌株并没有发现这种现象，甚至发现热应激后其生物被膜的产生和运动能力下降的现象。

3 展望

副溶血性弧菌在应对低温、高温等恶劣环境和感染宿主等过程中，需要相应的应激调控相关基因的表达，启动胁迫反应以适应各种胁迫环境，因此，对胁迫反应的研究有助于全面了解微生物生理，有助于开发新的抗微生物制剂和制定新的食品安全措施。然而，随着对胁迫反应研究的深入，发现胁反应的复杂性和关联性等作用机制有待于我们进一步研究，如副溶血性弧菌的胁迫响应机制和信号传导过程、副溶血性弧菌在长期的胁迫过程中所产生的抗逆性、副溶血性弧菌在应对水产品流通中多种逆境因素的共同胁迫响应机制等。随着基因组、转录组、蛋白质组及代谢组学的飞速发展，全基因组表达谱、双向蛋白质组表达谱等分析技术可以从分子水平揭示各种环境胁迫下副溶血性弧菌胁迫耐受机制，将会对副溶血性弧菌的检测、杀菌及预防等方面有重要的指导意义，更加科学的防止该细菌对人类的危害。

【参考文献】

[1]YUKIKO H K，SUGIYAMA K，NISHIBUCHI M，et al. Prevalence of pandemic thermostable direct hemolysin-producing Vibrio parahaemolyticus O3：K6 in seafood and the coastal environment in Japan[J].Applied and Environmental Microbiology，2003，69（7）：3883-3891.

[2]YANG Z Q，JIAO X A，ZHOU X H，et al.Isolation and molecular characterization of Vibrio parahaemolyticus from fresh， low-temperature preserved，dried，and salted seafood products in two coastal areas of eastern China[J].International Journal of Food Microbiology，2008，125：279-285.

[3]刘秀梅，陈艳，等.1992～2001年食源性疾病暴经资料分析--国家食源性疾病监测网[J].卫生研究，2004，33（6）：725-727.

[4]SUO B，WANG Y.Evaluation of a multiplex selective enrichment broth SEL for simultaneous detection of injured Salmonella，Echerichia coli O157：H7 and Listeria monocytogenes[J].Brazilian Journal of Microbiology，2014，44（3）：737-742.

[5]JOSEPH S W，COLWELL R R，KAPER J B.Vibrio parahaemolyticus and related halophilic vibrios[J].Critical Reviews in Microbiology，1982，10（1）：77-124.

[6]Ching Lin，Roch-Chui Yu，Cheng-Chun Chou.Susceptibility of Vibrio parahaemolyticus to various environmental stresses after cold shock treatment[J].International Journal of Food Microbiology，2004 （92）：207-215.

[7]UPPAL S，MAURYA S R，HIRE R S，et al.Cyclic AMP receptor protein regulates cspE，an early cold-inducible gene，in Escherichia coli[J].Journal of Bacteriology，2011，193（22）：6142-6151.

[8]ASHLEY P，DEVYN G，PAMELA G.Escherichia coli cold shock protein CsdA effects an increase in septation and the resultant formation of coccobacilli at low temperature[J].Archives of Microbiology，2011，193（5）：373-384.endprint

[9]HANKINS J S，DENROCHE H，MACKIE G A.Interactions of the RNA-Binding protein Hfq with cspA mRNA，encoding the major cold shock protein[J].Journal of Bacteriology，2010，192（10）：2482-2490.

[10]Yang L，Zhou D，Liu X，Han H，Zhan L，Guo Z，et al. Cold-induced gene expression profiles of Vibrio parahaemolyticus： a time-course analysis.FEMS Microbiol Lett.2009；291：50-8.

[11]Juntao Jia1，Ying Chen2，Yinghui Jiang，et al.Visualized analysis of cellular fatty acid profiles of Vibrio parahaemolyticus strains under cold stress[J].FEMS Microbiology Letters，2014 （357）92-98.

[12]Jones，P.G.，and Inouye，M.The cold-shock response a hot topic[J].Mol.Microbiol.1994，11：811-818.

[13]Xia，B.，Ke，H.，Shinde，U.，and Inouye，M.The role of RbfA in 16S rRNA processing and cell growth at low temperature in Escherichia coli.[J].Mol.Biol，2003，332：575-584.

[14]Ming-Lun Chiang，Roch-Chui Yu，Cheng-Chun Chou. Fatty acid composition，cell morphology and responses to challenge by organic acid and sodium chloride of heat-shocked Vibrio parahaemolyticus[J].International Journal of Food Microbiology 2005 （104） 179-187.

[15]Sara Urmersbach，Tommi Aho，Thomas Alter.Changes in global gene expression of Vibrio parahaemolyticus induced by cold-and heat-stress[J].BMC Microbiology，2015，15（229）：1-13.endprint