耐药菌感染已成为全球公共卫生领域的重大挑战，随着耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等耐药菌株的流行，传统抗生素的临床疗效持续下降。更为棘手的是，金黄色葡萄球菌能够在巨噬细胞内寄生并逃避免疫清除，诱发慢性、复发性感染，传统直接杀菌的治疗策略难以彻底清除胞内病原菌，亟需开发全新的抗感染思路与靶点。
近日，健康产业研究所刘天睿团队在Microbiology Spectrum在线发表了题为 “Mediating ferritinophagy and ferroptosis: a novel strategy against Staphylococcus aureus infection from a Kudzu root endophytic fungus” 的研究论文。该研究从传统药用植物葛根块茎中分离获得一株内生真菌Aspergillus aureoles GGNSJ001，系统阐明了其通过激活NCOA4–FTH1轴介导的铁蛋白自噬，增强氧化应激并触发感染巨噬细胞铁死亡，从而清除金黄色葡萄球菌感染的新机制，为应对耐药性细菌感染提供了全新的宿主靶向治疗方向。
药用植物及其内生微生物是天然活性产物的重要来源。葛根作为经典大宗中药材，其主要活性成分葛根素、大豆苷元等已被报道具有一定抗金黄色葡萄球菌潜力，但相较于葛根本身的研究，葛根内生真菌资源的抗感染作用与分子机制仍有待深入挖掘。与此同时，铁死亡作为一种由游离铁和脂质过氧化共同驱动的程序性细胞死亡方式，近年来被证实与多种细菌感染密切相关，但其在金黄色葡萄球菌感染巨噬细胞中的调控作用与具体机制仍不清晰。
围绕 “葛根内生真菌代谢物是否能够通过调控宿主细胞铁死亡清除金黄色葡萄球菌感染” 这一核心科学问题，研究团队构建金黄色葡萄球菌感染 RAW 264.7 巨噬细胞模型，结合抑菌实验、细胞黏附与侵袭分析、炎症与氧化应激检测、铁死亡表型验证及分子生物学干预等多种技术手段，系统解析了A. aureolesGGNSJ001 的抗感染作用与调控通路。
主要研究成果
1. 葛根内生真菌GGNSJ001为Aspergillus aureoles，有效抑制金黄色葡萄球菌生长与致病力
研究团队首先从葛根中分离纯化内生真菌GGNSJ001，并基于rDNA-ITS序列构建系统发育树，结果表明该菌株被鉴定为Aspergillus aureoles。随后制备其无细胞发酵代谢物并开展体外抑菌评价，结果显示，A. aureolesGGNSJ001对金黄色葡萄球菌形成26 mm抑菌圈，最低抑菌浓度（MIC）为500 μg/mL。
进一步细胞互作实验表明，经GGNSJ001预处理12h和24h后，金黄色葡萄球菌对RAW 264.7细胞的黏附能力和侵袭能力均显著下降。而当金黄色葡萄球菌与GGNSJ001同时共孵育时，细菌黏附未出现显著变化，提示其抗黏附作用并非简单源于非特异性空间阻碍，而可能与其对细菌生理状态或致病相关过程的调控有关。
图1. A. aureolesGGNSJ001改变金黄色葡萄球菌的生理特征
2. 缓解金黄色葡萄球菌诱导的巨噬细胞炎症反应
金黄色葡萄球菌感染会诱发宿主细胞强烈的炎症损伤。研究发现，金黄色葡萄球菌感染会降低 RAW 264.7 细胞活性，而A. aureoles GGNSJ001 可进一步以剂量依赖方式降低感染细胞活力，提示其可能诱导感染细胞进入受调控的细胞死亡过程。
与此同时，GGNSJ001 可显著下调 IL-1β、IL-6、TNF-α 等促炎因子的蛋白与 mRNA 表达水平，同时上调 IL-10、IL-4 等抗炎因子的表达，有效减轻金黄色葡萄球菌诱导的炎症损伤，在降低炎症反应的同时推动感染细胞进入受控清除过程。
图 2. A. aureoles GGNSJ001缓解金黄色葡萄球菌诱导的RAW 264.7细胞炎症反应
3. 重塑感染巨噬细胞氧化还原状态，增强氧化应激反应
氧化应激是宿主抵御病原菌感染的重要细胞防御机制。研究结果显示，金黄色葡萄球菌感染会显著降低 RAW 264.7 细胞中 ROS 与脂质过氧化终产物 MDA 的水平，同时提升抗氧化相关指标 SOD 与 GSH 的含量。
经A. aureoles GGNSJ001 处理后，感染细胞中的 ROS 与 MDA 水平呈剂量依赖性升高，而 SOD 与 GSH 水平显著下降，表明该代谢物能够重塑感染巨噬细胞的氧化还原状态，增强氧化应激反应，为后续胞内细菌清除提供基础。
图 3. A. aureoles GGNSJ001通过增强氧化应激参与抗金黄色葡萄球菌感染
4. 激活感染巨噬细胞铁死亡，促进胞内金黄色葡萄球菌清除
铁死亡的核心特征包括细胞内铁离子积累、脂质过氧化增强以及铁死亡相关基因表达异常。研究团队通过 JC-1、C11-BODIPY、FerroOrange 染色及 qRT-PCR 等技术验证发现，金黄色葡萄球菌感染会导致 RAW 264.7 细胞线粒体膜电位下降，同时抑制脂质过氧化与 Fe²⁺积累；而A. aureoles GGNSJ001 处理可改善感染导致的线粒体膜电位异常，显著促进脂质过氧化与 Fe²⁺蓄积。
在基因表达层面，GGNSJ001 可上调促铁死亡相关基因ACSL4、ALOX15和TFR1，下调抗铁死亡关键基因GPX4。进一步使用铁死亡抑制剂 ferrostatin-1 及 NCOA4 siRNA 干预后，GGNSJ001 对铁蛋白自噬、脂质过氧化及胞内细菌清除的促进作用均被显著逆转，证实其抗感染效应依赖于铁死亡通路的激活。
图 4. A. aureoles GGNSJ001激活金黄色葡萄球菌感染巨噬细胞中的铁死亡
5. 通过NCOA4–FTH1轴激活铁蛋白自噬，驱动铁死亡发生
为解析铁死亡的上游调控机制，研究团队聚焦细胞铁代谢与铁蛋白自噬过程。铁蛋白自噬是一种选择性自噬，核心是受体蛋白 NCOA4 识别并结合铁蛋白重链 FTH1，将铁蛋白递送至自噬溶酶体中降解释放游离铁，进而促进铁死亡发生。
qRT-PCR 结果显示，金黄色葡萄球菌感染会显著下调 RAW 264.7 细胞中NCOA4、FTH1、FTL和LC3B的表达，而A. aureoles GGNSJ001 处理可有效逆转这些变化。免疫荧光分析进一步证实，GGNSJ001 可显著增强 FTH1-LC3B 和 NCOA4-LC3B 的共定位，并促进溶酶体与 Fe²⁺的共定位。使用 VPS34 抑制剂阻断 NCOA4–FTH1 铁蛋白自噬后，GGNSJ001 的上述效应均被显著削弱，明确其通过激活 NCOA4–FTH1 轴介导的铁蛋白自噬，推动感染巨噬细胞发生铁死亡。
图 5. A. aureoles GGNSJ001通过NCOA4–FTH1轴激活铁蛋白自噬
研究意义
本研究建立了“葛根内生真菌代谢物—铁蛋白自噬—铁死亡—细胞内细菌清除”的抗感染机制模型，突破了传统抗菌策略直接靶向病原菌的研发思路，提出了一种以宿主细胞死亡通路为切入点的宿主靶向抗感染新策略。该发现为开发应对耐药性金黄色葡萄球菌感染的新型治疗方案提供了重要理论依据与候选资源，也为药用植物内生真菌的活性挖掘与功能研究拓展了新方向。
突破了传统抗菌策略直接靶向病原菌的研发思路，提出了一种以宿主细胞死亡通路为切入点的宿主靶向抗感染新策略。该发现为开发应对耐药性金黄色葡萄球菌感染的新型治疗方案提供了重要理论依据与候选资源，也为药用植物内生真菌的活性挖掘与功能研究拓展了新方向。
研究团队与支持：健康产业研究所出站博士后邹闻书、健康产业研究所程淑媛博士和科研助理李晓爱为该论文的共同第一作者，健康产业研究所刘天睿为通讯作者。该研究得到中央本级重大增减支项目“名贵中药资源可持续利用能力建设项目”（2060302）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（ZZ16-ND-12, ZZ17-ND-12, ZZ18-ND-12）及中国中医科学院科技创新工程（CI2026A04104）等项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1128/spectrum.03923-25
