FNR通过厌氧适应调控高毒力肺炎克雷伯菌的超粘液表型与致病机制

本研究揭示了FNR（fumarate and nitrate reduction regulator）在高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）中的关键作用：通过厌氧条件下调控超粘液表型（HMV），独立于已知基因（rmpA/magA等）增强抗吞噬和血清杀菌能力，同时抑制菌毛形成和生物膜黏附，最终促进动物模型中的系统性感染。这一发现为靶向FNR的hvKP治疗策略提供了新思路。

　　

ABSTRACT

高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）的超粘液表型（HMV）是其侵袭性感染的核心特征。研究首次证实厌氧转录调控因子FNR通过非典型途径激活HMV表型——尽管rmpA、rmpA2、wzy-K1（magA）、rmpC/D等基因转录水平在Δfnr突变株中反常升高，但细菌仍丧失HMV特性，提示FNR可能通过磷酸转移酶系统（PTS）调控糖代谢来间接影响多糖合成。

材料与方法

实验选用K1血清型标准株NTUH-K2044，通过自杀质粒同源重组构建Δfnr突变株。厌氧培养（5% CO₂/10% H₂/85% N₂）后，采用经典拉丝试验（>5mm为阳性）和离心沉淀法（OD₆₀₀差值）量化HMV。小鼠腹腔感染模型（10³ CFU）和蜡螟幼虫生存实验（10⁶ CFU剂量下WT组84小时全死，Δfnr组70%存活）验证体内毒力。

结果

1. HMV表型调控：Δfnr突变株拉丝试验阴性，上清液OD₆₀₀降低4倍（p<0.0001），而尿苷酸含量减少50%，但rmpA转录水平却升高3.2倍。
2. 免疫逃逸增强：野生型（WT）对RAW264.7巨噬细胞吞噬的抗性比Δfnr高8倍（p<0.0001），在人血清中的存活率高出40%（p<0.01）。
3. 黏附-毒力悖论：Δfnr突变株的Ⅰ/Ⅲ型菌毛基因（fimA/mrkD）表达增加2-5倍，对A549细胞黏附能力提升3倍（p<0.0001），但动物模型中血流感染量仅为WT的1/34（36小时406±40 vs 0 CFU/mL）。

讨论

FNR在hvKP中展现出独特的双相调控：

• 正向调控：通过未知通路（非rmpA簇）促进HMV和荚膜合成，增强免疫逃逸
• 负向调控：抑制菌毛相关基因表达，平衡定植与扩散阶段的需求
  这种"毒力开关"机制解释了临床分离株在缺氧组织（如肝脓肿）中的优势生存策略。与K2型菌株CG43S3的研究相反，本研究表明FNR功能具有显著的血清型依赖性，为hvKP亚型特异性治疗提供理论依据。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）