细菌对环境压力的响应

细菌经常面临温度、酸度、渗透压、营养供应和氧化条件的变化，它们通过协调的应激响应来生存，这些响应会重新编程基因表达和生理功能。这些响应范围从针对单一应激源（如渗透压或热应激）的特定系统，到同时保护细胞免受多种不利条件影响的广泛一般应激响应。

Definition

细菌应激响应是指基因表达和生理功能的一种受调节变化，通过这种变化，细菌感知不利环境条件并进行调整以求生存，其范围从应激源特异性系统到广泛的多应激源保护程序。

Scope

本主题涵盖细菌对环境压力的主要响应：一般（静止期）应激响应、渗透压调节、热应激和酸应激响应、氧化应激响应、营养限制的严格响应，以及耐受应激的持久性细胞现象。它是微生物生理学中的一个参考主题，不提供临床指导。

Core questions

• 细菌如何感知并响应环境变化？
• 一般应激响应是什么？它能抵御什么？
• 细菌如何应对渗透压、氧化和营养应激？
• 为什么一些受应激的细菌细胞会变成休眠的持久性细胞？

Key concepts

• 一般应激响应和σ因子RpoS
• 渗透压调节和相容性溶质
• 热休克和酸应激响应
• 氧化应激响应
• 严格响应和(p)ppGpp
• 持久性细胞和休眠

Mechanisms

细菌通过传感器检测应激，这些传感器会改变控制保护性基因的调节因子的活性。在许多细菌中，由替代σ因子RpoS控制的一般应激响应，在细胞进入静止期或遇到不利条件时，会启动一个广泛的保护程序（Battesti et al., 2011）。具体的响应包括积累相容性溶质以对抗渗透压（Csonka, 1991），在热休克期间诱导伴侣蛋白，以及在氧化应激期间解毒活性氧。营养限制通过(p)ppGpp触发严格响应，从而减缓生长并重新分配资源（Potrykus & Cashel, 2008）。一小部分细胞可以进入休眠的、耐受应激的持久性状态，这种状态可以在对生长细胞致命的条件下生存（Lewis, 2010）。

Clinical relevance

应激响应有助于细菌在恶劣条件下生存，包括感染期间遇到的条件，而休眠的持久性细胞与一些慢性复发感染难以根除有关。酸应激和氧化应激响应与细菌如何抵御宿主防御有关。本主题描述这些生存机制是为了理解，不提供诊断或治疗建议。

History

20世纪80年代以来的研究表明，细菌拥有专门的调节系统来应对特定的应激，如热、酸和高渗透压（Csonka, 1991），并确定了由σ因子RpoS协调的广泛一般应激响应（Battesti et al., 2011）。休眠持久性细胞的概念，最早在20世纪中期被提出，在现代微生物学中作为一种独特的应激生存现象被重新提出（Lewis, 2010），将应激生理学与感染的持续性联系起来。

Key figures

• Susan Gottesman
• Laszlo Csonka
• Kim Lewis

Seminal works

• battesti-2011
• csonka-1991
• lewis-2010

Frequently asked questions

细菌的一般应激响应是什么？

它是一个广泛的保护程序，在许多细菌中由替代σ因子RpoS控制，它会启动许多基因来保护细胞免受一系列不利条件的影响，通常是在细胞停止生长或遇到应激时。

什么是持久性细胞？

持久性细胞是细菌中一小部分休眠的亚群，它们能耐受应激，包括杀死活跃生长细胞的条件，而无需基因上的抗性；它们与一些慢性感染难以清除有关。