目前细菌性感染已成为全球公共卫生领域的重大威胁，尤其是超级耐药细菌（如碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌、碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌等高危病原体），极大提升了临床感染性疾病的治疗难度，给临床抗感染治疗带来严峻挑战。值得注意的是，细菌除自身携带耐药相关基因介导对抗菌药物的抵抗外，还可通过持留/耐受等对体外有效抗生素表现出耐受进而引起细菌持续感染，与临床慢性、复发性及持续性感染密切相关。换而言之，用临床药敏提示的有效抗生素去打敏感菌的治疗可能是失败的。

近日，中日友好医院曹彬/鲁炳怀教授团队在Science Bulletin发表题为《Cracking bacterial persisters: from molecular mechanisms and host adaptation to novel methodologies and countermeasures》的综述研究。该研究精准聚焦领域前沿，从概念界定、形成机制、细菌-宿主互作、检测方法到防治手段开展全维度、系统性梳理总结（图 1），明晰相关概念误区，为持留菌机制研究、新药研发以及临床持续性感染的诊疗提供参考。

图1：本文研究概要

持留菌通常是细菌的一个亚群，表现为代谢活性降低、ATP合成减少，可伴有聚集体的形成。该亚群表现出表型抗生素耐受，特征为受试菌株的最低抑菌浓度（MIC）处于敏感范围内。同时该综述系统展示了细菌从敏感、持留、耐受、异质性耐药到耐药的多种表型在抗生素暴露与撤药后的存活特征、表型差异，以及五种表型在耐药演化过程中的关系。通过MDK₉₉、MDK_99.99两项量化评价指标，从表型上界定了持留菌的定义，区分了持留菌、耐受菌、异质性耐药菌等易混淆菌株类型（图2）。

图2：相关概念界定与区分

细菌持留菌的形成与深度调控是一个极其复杂的动态过程，依赖多种分子通路的协同作用。研究围绕持留菌形成的核心分子通路展开深入剖析，系统阐释了 I型和 II 型毒素—抗毒素系统、氨基酸代谢及能量代谢调控、外排泵功能机制以及SOS应答等关键通路在细菌持留状态形成过程中的驱动作用，明确了各通路的调控原理与功能特征（图 3）。在营养限制或抗生素等压力下，毒素-抗毒素（TA）系统调节失衡，毒素蛋白增多可通过抑制生物大分子合成翻译过程、破坏细胞膜电位和能量代谢等方式促进细菌进入休眠；同时，以ATP耗竭为核心的低代谢状态也可伴随蛋白质聚集体形成（aggresomes），改变能量、氨基酸及嘌呤代谢过程。此外，DNA损伤诱导的SOS响应与DNA修复机制、严紧反应（(p)ppGpp信号及RpoS调控）、外排泵系统的改变、反式翻译系统的核糖体复苏功能、群体感应（QS）系统的菌群密度调控，以及非编码小RNA和DNA/RNA甲基化等表观遗传修饰也可参与持留菌的调控，共同构成了持留菌形成、维持、复苏及耐受宿主免疫攻击的多维分子网络。

图3：持留菌形成的核心通路

该综述进一步聚焦细菌与宿主的动态互作关系，深度解析二者的双向博弈机制。一方面阐明细菌可通过基因组适应性进化、生物膜形成、胞内寄生等多种途径适配宿主微环境，实现自身存活与定植；另一方面揭示了持留菌可通过干扰巨噬细胞生理功能、逃逸补体系统及T/B细胞的免疫杀伤作用，破坏宿主免疫防御体系，最终介导持续性感染的发生发展（图 4）。

图4：宿主内细菌引起持续感染的适应过程

在检测技术层面，文章将现有持留菌检测体系划分为传统检测技术与前沿检测技术两大类，后者包括单细胞RNA测序、单细胞拉曼光谱等。传统方法主要是依赖基于杀菌时间曲线的MDK99.99定量，以及ScanLag、ColTapp等单菌落时间迟滞成像技术，并衍生出适用于临床快速初筛的平板过筛法（TD test与REPTIS）及针对不可培养状态（VBNC）的PMA-ddPCR技术。而前沿方法则聚焦于高分辨率与单细胞维度，利用特异性荧光蛋白标记蛋白聚集体以实现持留菌单细胞的实时监测；借助单细胞转录组测序（scRNA-seq）可在转录组水平解析持留亚群特征并深入挖掘异质性转录特点；而流式细胞术与荧光探针的结合可以实现特定生理状态下菌群的高通量分选；同时，应用单细胞拉曼光谱（SCRS）结合重水标记技术，在无需培养的前提下可实现对持留菌及VBNC代谢活性的非侵入性无损检测，为持留菌的精准诊断与机制研究提供了方法。

图5：持留菌的检测方法

目前，临床实践中仍缺乏有效的抗持留菌策略。现有研究中的抗持留菌干预主要包括四个方向：恢复持留菌对抗生素的敏感性、直接杀灭持留菌、抑制持留菌形成，以及其他新兴策略。恢复抗生素敏感性是目前研究较多的方向之一。例如，甘露醇、果糖和丙酮酸可通过恢复质子动力势依赖的药物摄取，增强氨基糖苷类药物对 E. coli 和 S. aureus 持留菌的杀伤；谷氨酰胺、丝氨酸等氨基酸也可促进细菌复苏，并增加抗生素摄取。另一类策略是直接杀伤持留菌。目前研究包括膜活性肽和小分子、非生长依赖性细胞毒性药物以及纳米平台等。在抑制持留菌形成方面，目前药理学研究主要集中于严紧反应和核苷酸状态变化，特别是 (p)ppGpp 信号和 GTP 稳态，同时也包括针对毒素—抗毒素系统的策略。此外，噬菌体来源裂解酶、联合治疗以及宿主导向干预等也正在被探索。

图6：抗持留策略方法

整体而言，该综述实现了体外基础研究与体内感染机制、传统检测方法与前沿技术、基础理论探索与临床治疗之间的贯通融合。研究不仅汇总了现有领域的阶段性研究成果，精准指出了蛋白聚集体解析、持留基因跨物种传播等新兴研究方向，同时客观剖析了现有检测技术与治疗策略在临床转化过程中面临的难点与瓶颈，为科研人员挖掘持留菌新型生物标志物、研发靶向抗持留药物、优化临床持续性感染诊疗方案提供了清晰的研究思路与技术路径。

作者｜张飞龙、杨林、王雪莲（中日友好医院）

审校｜鲁炳怀（中日友好医院）