小腸結腸炎耶爾森氏菌，耐藥小刺頭啟發抗菌新思路

提到小腸結腸炎耶爾森氏菌（Yersinia enterocolitica），不可避免要蹭一下它同屬姐妹——鼠疫桿菌，即鼠疫耶爾森氏菌（Yersinia pestis）的熱度，作為引發令人聞風喪膽的鼠疫（黑死病）的致病菌，鼠疫耶爾森氏菌赫赫有名，相比之下，同屬的小腸結腸炎耶爾森氏菌就有點小透明了。

但話又說回來，在歐、美、澳洲國家，小腸結腸炎耶爾森氏菌還是有一定知名度的，特別是在溫帶、寒帶國家像比利時、加拿大和澳大利亞，是導致細菌性感染排位第三的致病菌，超過志賀氏桿菌，僅次於沙門氏菌和彎曲桿菌(1)。

小腸結腸炎耶爾森氏菌的研究，集中在20世紀的美國和歐洲。

1934年，第一株小腸結腸炎耶爾森氏菌株被美國研究員 McIver 和 Pike 分離出來(2)。

1939年，美國紐約州衛生部實驗室的研究員 Schleifstein 和 Coleman 對提交到實驗室的5份菌株（包括 Mclver 和 Pike 提交的）進行分析，發現是一種新的菌，命名為小腸結腸炎菌（Bacterium enterocoliticum）(3)。

1949年，歐洲 Hassig 等首次報導了小腸結腸炎耶爾森氏菌感染人類引發敗血症的病例，證實了其對人的致病性(4)。

1964年，在挪威 Skandynawia 舉行的第十四屆病理學和微生物大會的會議中，Frederiksen 正式將該菌命名為小腸結腸炎耶爾森氏菌（Yersinia enterocolitica）(5)。

1976年，在美國紐約一個叫 Holland Patent 的村莊，爆發首次小腸結腸炎耶爾森氏菌的大規模感染(6)。

此後，小腸結腸炎耶爾森氏菌在北美、北歐等不少國家不時爆發和流行。

在我國，80年代發生過2次大規模流行。1986年甘肅省蘭州市一個奶牛場107人發病，1987年遼寧省瀋陽市某中學食堂感染500餘人，原因是分別是食用了死牛肉和自製冷菜(7)。

2016年，我國將小腸結腸炎耶爾森氏菌納入全國食品汙染物監測網。

耶爾森氏菌屬共有18種菌種，3種有致病性（鼠疫、假結核和小腸結腸炎耶爾森氏菌），其中，小腸結腸炎耶爾森氏菌最易感染。小腸結腸炎耶爾森氏菌，革蘭氏陰性小桿菌，有毒菌株多呈球桿狀，兼性厭氧菌，適宜pH7~8、22-30℃的環境，但在0－4℃ 也能生長繁殖，在冷藏冰凍食物中常見，引發耶爾森氏菌病（Yersinosis），「冰箱病」的一種，人畜共患。

耶爾森氏菌病通常局限於腸道的表現，臨床特徵包括急性腹瀉、發燒、腹痛和假性闌尾炎(8)。在我國，急性腹瀉的治療一般基於臨床診斷，不需要做微生物檢測，因此小腸結腸炎耶爾森氏菌不易檢出，沒什麼露臉的機會(9)。

除了上述腸道自限性疾病，更棘手但比較少見的是全身性感染引起的嚴重併發症，包括反應性關節炎、結節性紅斑和敗血症等，其中敗血症表現包括肝臟和脾臟局限性膿腫等，死亡率高達50%(10)。

那麼，小腸結腸炎耶爾森氏菌是如何感染人體的呢？

小腸結腸炎耶爾森氏菌作為一種食源性致病菌，一般通過食用生、未煮熟的受汙染食物和飲用受汙染水源感染（還有一個較少見的途徑是輸血），而小腸結腸炎耶爾森氏菌感染人體的過程，就像一個闖關遊戲，而它的表現不要太優秀。

穿越火線——突破胃酸的圍剿

胃液的強酸環境對大多數細菌致命，但小腸結腸炎耶爾森氏菌是個例外，雖然它最適宜生存的是弱鹼環境，但它有一種酶——尿素酶，能夠把胃液中的尿素催化水解生成二氧化碳和氨，在自己的周圍創造一個pH值升高的微環境，同時又不影響大環境的酸鹼度。在這樣一個保護罩的加持下，85%的小腸結腸炎耶爾森氏菌能穿越胃酸屏障，順利抵達小腸(11)。

發起攻擊，定殖小腸、結腸，轉染肝脾

在這裡，小腸結腸炎耶爾森氏菌將會展開一場有條不紊的攻堅戰，對人體發起進攻，躲避人體免疫防禦，完成在腸道（主要是遠端小腸和近端結腸）的入侵、複製和定殖，轉染肝臟和脾臟(10)。

Round 1：入侵人體細胞的鑰匙——侵襲素 Inv

小腸結腸炎耶爾森氏菌穿過腸腔後，附著在小腸黏膜。小腸黏膜內的淋巴濾泡——小腸派氏淋巴結（PP）的表面覆蓋著一層微褶皺細胞（Microfold cell）M細胞，M細胞表面的整合素 Integrin 蛋白可以和病菌表面的侵襲素 Invasin 蛋白配對，讓病菌進入M細胞，內化後，病菌又從M細胞的基底外側出來，完成跨細胞轉運的過程，由此突破腸上皮，進入人體。

Round 2：啟動 Yop 毒力裝置，破壞宿主初級免疫應答

入侵過程中，耶爾森氏菌毒力質粒（pYV, plasmid of Yersinia Virulence）編碼耶爾森氏菌外模蛋白（Yop, Yersinia outer protein）毒力裝置，組裝III型分泌系統（T3SS, Type 3 Secretion System），分泌 Yop 效應蛋白，破壞宿主初級免疫應答。這些 Yop 效應蛋白，幹擾免疫系統多條重要信息通路，抵消吞噬作用的相關反應（如氧爆作用），抑制促炎因子的產生，以此來保護病菌，不被中性粒細胞和巨噬細胞內化、消滅，讓病菌順利在人體進行細胞外繁殖。

Round 3：進來我就不走了——黏附素 YadA 蛋白，負責複製並感染組織

入侵成功後，Inv 蛋白把主導權交給由pYV質粒編碼的黏附素（Yesinia adhesin A）YadA 蛋白。YadA 是一個多面蛋白，與宿主細胞的β1整合素（β1 Integrin）通過纖連蛋白（Fibronectin）結合(12)，介導病菌在上皮細胞、吞噬細胞和細胞外基質成分的粘附，保護病菌不被中性粒細胞和血清補體所殺死，讓病菌能夠持續複製、感染組織，是誘發疾病的關鍵，引發腸繫膜淋巴結（MLN）炎症反應，或者肝臟的炎症或壞死。

Round 4: 增兵——侵襲素 Ail，抵抗血清補體殺菌作用

Inv蛋白完成使命後，另外一個侵襲素 Ail 蛋白也開始表達。Ail 是耶爾森氏菌的致病菌株中才有的侵襲素，除了具備對宿主細胞的粘附和侵襲能力，還能賦予病菌血清抗性，抵抗血清補體的殺菌作用，成功躲過這一道非特異性免疫攻擊。

四輪進攻下來，小腸結腸炎耶爾森氏菌成功攻克腸上皮，進入小腸派氏淋巴結（PP），經由淋巴系統轉移到腸繫膜淋巴結（MLN），經由血液傳播轉移到肝臟和脾臟（圖）。一旦抵達 PP、MLN、肝臟和脾臟，小腸結腸炎耶爾森氏菌將實現細胞外複製，形成能夠抵抗吞噬作用的小菌落繼續複製感染。

前文提到，腸道耶爾森氏菌病絕大多數屬自限性疾病，對於免疫系統完善的患者，不需要抗生素治療。但對於有免疫系統缺陷、病情惡化的患者，引發敗血症等細菌侵襲其他系統的情況，則有必要使用抗生素。

不過，小腸結腸炎耶爾森氏菌在臨床上的抗生素耐藥情況非常嚴重，而抗生素在養殖業的長期使用，更加劇了致病菌抗生素耐藥性的問題。

根據中國科學院廣州地球化學研究所應光國團隊的統計，2013年我國抗生素使用總量大約16.2萬噸，其中48%為人用，其餘為動物使用(13)。

2018年國家食品安全風險評估中心發表的一項研究中，針對我國4省份的禽肉中分離出的25株小腸結腸炎耶爾森氏菌進行分析，發現全部耐3類及以上抗生素（多重耐藥株），耐4類及以上抗生素的比例為64.0%（16株），20株攜帶有相同的6種耐藥基因（簇）(14)。

針對小腸結腸炎耶爾森氏菌這種抗生素耐藥性高的細菌，與其想方設法尋找還未產生耐藥的抗生素去應對，挪威 Oslo 大學 Dirk Linke 團隊通過10年的努力，另闢蹊徑找到了抗菌的新思路(15)。

2019年發表在 Molecular Microbilogy 的研究中，Dirk Linke 團隊描述了小腸結腸炎耶爾森氏菌產生 YadA 黏附蛋白的機制，以及它是如何轉運到細胞表面的，他們研究出從基因層面阻止這一過程的辦法，來阻止細菌粘附到人體細胞表面，阻斷細菌入侵和感染人體的進程(16)。

既然不會殺死細菌，無法產生粘附蛋白的細菌也可以繼續繁殖，那麼細菌就不會進化出一套新的防禦機制，而它已有的防禦機制顯然不再管用，理論上來說，細菌就不會對這種藥就不會產生耐藥。

研究團隊表示，當前的發現距離研發出這款新型抗菌藥物，可能還需要另外5-10年的時間，有望預防和阻斷鼠疫、肺結核、小腸結腸炎耶爾森氏菌感染、囊性纖維化以及人造假體/植入等可能發生的嚴重細菌感染。

小腸結腸炎耶爾森氏菌的入侵感染機制無懈可擊，還如此擅長對付抗生素，分分鐘進化出耐藥基因，面對如此難題，研究員居然還能夠從中找到抗菌新思路，並有望為原本相愛相殺的細菌和人類，開闢出一條新的相處之道。

小腸結腸炎耶爾森氏菌的抗生素耐藥問題，更揭示了抗生素長期使用和濫用的問題，這已經成為全球公共衛生威脅。

愛米基因提供的腸道菌群檢測，除了可以檢測小腸結腸炎耶爾森氏菌等致病菌之外，還能分析細菌抗生素耐藥基因，讓我們知曉自身的抗生素攝入，是不是已經對腸道菌群產生影響，細菌是否已經攜帶耐藥基因，從而反過來指導我們的日常飲食，規避可能的、不必要的抗生素攝入，守護家人的健康。

參考資料：

1. Timothy L, Cover MD, Robert C. Aber MD.Yersinia Enterocolitica. N Engl J Med. 1989;1989(321):16-24.

2. McIverM, Pike R. Chronic glanders-like infection of face caused by an organismresembling Flavobacterium pseudomallei Whitmore. Clinical miscellany.1934;1:16-21.

3. SchleifsteinJ, Coleman MB. An unidentified microorganism resembling B. lignieri and Past.pseudotuberculosis and pathogenic for man. New York State Journal of Medicine.1939;39:1749-53.

4. HASSIGA, KARRER J, PUSTERLA F. Ueber Pseudotuberkulose beim Menschen. Schweiz MedWochenschr. 1949;79(41):971-3.

5. FrederiksenW. A study of some Yersinia pseudotuberculosis-like bacteria (Bacteriumenterocoliticum and Pasteurella X). Proceedings of the XIV ScandinavianCongress of Pathology and Microbiology. 1964:103–4.

6. BottoneEJ, Mollaret HH. Yersinia Enterocolitica: A Panoramic View of a CharismaticMicroorganism. . CRC Critical Reviews in Microbiology 1977;5(2):211–41.

7. 於恩庶. 中國小腸結腸炎耶爾森氏菌病研究進展.中華流行病學雜誌.2000;21(6):453-5.

8. BOTTONEEJ. Yersinia enterocolitica The Charisma Continues. CLINICAL MICROBIOLOGYREVIEWS. 1997;10:257–76.

9. DuanR, Liang J, Zhang J, Chen Y, Wang J, Tong J, et al. Prevalence of Yersiniaenterocolitica Bioserotype 3/O:3 among Children with Diarrhea, China,2010-2015. Emerging infectious diseases. 2017;23(9):1502-9.

10. FabregaA, Vila J. Yersinia enterocolitica: pathogenesis, virulence and antimicrobialresistance. Enfermedades infecciosas y microbiologia clinica. 2012;30(1):24-32.

11. Koning-WardTD, Robins-Browne R. Contribution of urease to acid tolerance in Yersiniaenterocolitica. . Infect Immun 1995;63(10):3790-5.

12. DupuyAG, Caron E. Integrin-dependent phagocytosis – spreading from microadhesion tonew concepts. Journal of Cell Science. 2008;121:1773-83.

13. ZhangQ-Q, Ying G-G, Pan C-G, Liu Y-S, Zhao J-L. A comprehensive evaluation ofantibiotics emission and fate in the river basins of China: Source analysis,multimedia modelling, and linkage to bacterial resistance. Environ Sci Technol.2015;49(11): 6772–82.

14. 彭子欣, 鄒明遠, 徐進, 關文英, 李瑩, 劉丹茹, et al. 中國四省份禽肉中耶爾森菌的耐藥性及其耐藥基因研究. 中華預防醫學雜誌. 2018;52(4):358-63.

15. Anovel antibiotic idea: Preventing bacterial stickiness [press release].Phys.org2019.

16. Chauhan N, Hatlem D, Orwick‐Rydmark M,Schneider K, Floetenmeyer M, Rossum Bv, et al. Insights into the autotransportprocess of a trimeric autotransporter, Yersinia Adhesin A (YadA). MolecularMicrobiology. 2019;111(3): 844-62.