過氧化氫壓力對粘質沙雷氏菌生理功能與致病性的影響

粘質沙雷氏菌 (Serratia marcescens) 是一種革蘭氏陰性桿菌，廣泛存在於自然環境中。此菌雖然被認為是低致病性之環境菌株，但也會造成免疫低下族群之呼吸道、泌尿道、皮膚與傷口等伺機性感染，如慢性肉芽腫病 (Chronic granulomatous disease, CGD) 患者。慢性肉芽腫患者因NADPH氧化酶複合體功能缺損，導致無法產生足夠的活性氧物質 (Reactive oxygen species, ROS) 來對抗病原菌。研究指出慢性肉芽腫患者特別容易感染特定的菌種如粘質沙雷氏菌，然而粘質沙雷氏菌成為慢性肉芽腫患者常見被分離之陰性菌之原因還未知。慢性肉芽腫與非慢性肉芽腫患者其中一項重要的差異為吞噬細胞產生之ROS，而ROS對粘質沙雷氏菌之生理與致病之影響，以及此菌對於氧化壓力之適應機制還未知。本研究旨在探討粘質沙雷氏菌在氧化壓力環境中，特別是過氧化氫 (H₂O₂) 刺激下的生理性變化與致病潛力，並進一步了解其氧化壓力緩解機制中的關鍵調控因子。本研究以臨床檢體中分離之三株粘質沙雷氏菌，並以不同濃度之H₂O₂處理後，評估其生長能力、群遊行為 (Swarming motility) 及生物膜形成 (Biofilm formation)。結果顯示，在不影響細菌生長的H₂O₂濃度下，三株菌株的遊走能力與生物膜形成均有顯著下降，尤以SmarB在H₂O₂存在下顯著提升其對ciprofloxacin之敏感度，顯示氧化壓力會影響其致病相關表現型。進一步針對SmarB進行全基因體與轉錄體定序，發現多個與鞭毛形成與生物膜調控相關的基因於H₂O₂刺激下表現改變。特別是，我們觀察到轉譯成氧化壓力感測轉錄因子之 oxyR 基因在 H₂O₂ 刺激後其表現量上升，推測其在粘質沙雷氏菌應對氧化壓力與調控致病相關基因的過程中扮演關鍵角色。綜合而言，本研究揭示粘質沙雷氏菌在面對氧化壓力時，會透過改變基因表現以調整其致病表現型，其中OxyR可能為關鍵的轉錄調控因子。此研究有助於理解粘質沙雷氏菌於免疫缺陷宿主中的致病機制，並可提供感染控制與治療策略的新方向。