IF-40.8/Q1 基于组学的研究揭示C. parakroppenstedtii分泌新型糖脂促进肉芽肿性小叶乳腺炎的发展

• 16S rRNA基因测序：从62例GLM患者的乳腺组织中提取DNA，进行16S rRNA基因测序，以探索可能的病原菌。

• Koch假说验证：分离出C. parakroppenstedtii菌株P1，并通过体外MCF-10A细胞实验和体内大鼠乳腺炎模型验证其致病性。

• 药物敏感性测试：测试C. parakroppenstedtii对多种抗生素的敏感性，以寻找有效的治疗方案。

• 病理分析与细胞因子检测：对乳腺组织进行H&E染色和免疫荧光染色，检测乳腺组织中IL-6和TNF-α的水平变化，分析糖脂类物质对炎症反应的影响。

1. 16S rRNA测序揭示可能的GLM致病菌

• 图1a展示了GLM患者与健康对照组样本的细菌相对丰度，结果显示Corynebacterium kroppenstedtii在GLM患者中显著增多，尤其是与乳腺癌组织和癌旁组织相比，进一步表明C. kroppenstedtii可能与GLM的发生密切相关。

• 图1b通过Shannon指数分析显示，GLM患者的微生物多样性显著低于其他组，提示特定病原菌的富集可能是GLM发病的原因之一。

• 图1c展示了Bray-Curtis异质性分析结果，显示GLM组的微生物组成与其他组显著不同。

• 图1d使用线性判别分析效果大小(LDA)确定了在GLM组中富集的细菌群，包括C. kroppenstedtii、Escherichia fergusonii和Acinetobacter lwoffi。

• 图1e-f进一步比较了脓液和乳腺组织中病原菌的相对丰度，结果显示C. kroppenstedtii在脓液中的丰度高于乳腺组织，这进一步支持C. kroppenstedtii可能是GLM的主要致病菌。

• 图1g展示了患者乳腺组织中的革兰氏阳性细菌染色结果，确认了C. kroppenstedtii在GLM患者乳腺组织中的存在。

2. parakroppenstedtii通过体内外实验验证其致病性

• 图2a展示了从GLM患者脓液中分离出的C. parakroppenstedtii的菌落形态及电子显微镜下的细菌形态，表面可见环状带状结构，进一步支持其致病性。

• 图2b展示了C. parakroppenstedtii P1菌株的基因组圆形图，揭示了约2.5 Mb的完整基因组结构。

• 图2c体外细胞实验表明，C. parakroppenstedtii感染人乳腺上皮细胞（MCF-10A）可显著上调IL-6水平，而其他细胞因子如IL-2、IL-4、TNF-α的变化不显著，进一步表明IL-6是其致病作用的关键因素。

• 图2d大鼠体内实验验证了C. parakroppenstedtii的致病性，感染后的大鼠乳腺组织出现典型的肉芽肿性病变，包括多核巨细胞和组织坏死。

• 图2e-f显示了感染大鼠血清及乳腺组织中细胞因子水平的变化，发现IL-6和TNF-α水平在感染组大鼠中显著上升，进一步支持其在GLM炎症反应中的重要作用。

• 图2g通过注射不同C. parakroppenstedtii菌株进一步证实其致病性，不同菌株在大鼠乳腺组织中均引发了GLM样病变。

• 图2h展示了C. parakroppenstedtii对多种抗生素的敏感性测试结果，表明其对利福平和庆大霉素敏感，但对甲硝唑和克林霉素耐药，这为GLM的抗生素治疗提供了参考。

3. C. parakroppenstedtii分泌的新型糖脂类物质corynekropbactins

• 图3a展示了GLM患者血清中铁离子水平的变化，10名C. kroppenstedtii感染的患者中7名出现血清铁水平低下，提示C. parakroppenstedtii可能通过铁螯合作用影响宿主铁代谢。

• 图3b-c进一步在大鼠模型中验证了C. parakroppenstedtii感染引起的铁缺乏症状，感染后血清铁和转铁蛋白饱和度下降，铁蛋白浓度升高。

• 图3d-f通过高效液相色谱（HPLC）和CAS检测分离出了C. parakroppenstedtii分泌的糖脂类物质corynekropbactins，并通过结构解析确认其具有铁螯合作用，特别是corynekropbactin II对铁的螯合作用更为显著。

• 图3g-h进一步证实了在无铁环境中C. parakroppenstedtii会分泌更多的corynekropbactins，这种糖脂的产生与细胞外铁水平呈负相关。

• 图3i通过体外细胞实验发现，corynekropbactins可上调乳腺细胞中的IL-6水平，提示其在GLM炎症反应中的作用。

• 图3j-k通过质谱分析（LC-MS）证实了在MCF-10A细胞和大鼠乳腺组织中均可检测到corynekropbactins，进一步表明C. parakroppenstedtii在乳腺组织中分泌该物质并引发病变。

4. C. kroppenstedtii样菌株的系统发育分析

• 图4展示了C. kroppenstedtii样菌株的全基因组系统发育树，揭示了这些菌株可分为五个种类，其中C. parakroppenstedtii是从GLM患者中分离出的主要菌株，表明其在GLM发病中的重要性。

5. C. parakroppenstedtii的亲脂性及其感染途径的关联

• 图5a-b分析了C. parakroppenstedtii的脂肪酸代谢途径，发现该菌株缺乏合成脂肪酸的能力，但可以从外界获取脂肪酸，尤其是在乳腺组织中，这可能是其感染乳腺的原因。

• 图5c-d进一步测试了不同洗涤剂和干燥方式对C. parakroppenstedtii存活的影响，结果显示肥皂无法有效杀死C. parakroppenstedtii，反而促进其生长，提示不当的内衣洗涤方式可能导致感染。

• 图5e通过自然阴干实验，证实了C. parakroppenstedtii可通过接触污染的内衣传播。

6. C. parakroppenstedtii引发GLM的可能机制模型

• 图6总结了研究提出的GLM发病机制模型，C. parakroppenstedtii依赖乳腺组织中的脂肪酸存活和繁殖，分泌糖脂类物质corynekropbactins来螯合铁离子，诱导乳腺细胞死亡和炎症反应，最终导致GLM的发生和发展。

该研究系统性地探讨了Corynebacterium parakroppenstedtii在肉芽肿性小叶乳腺炎（GLM）中的致病机制，并揭示了其通过分泌一种新型糖脂类物质——corynekropbactins，促进GLM发展的过程。研究首先通过16S rRNA测序发现C. parakroppenstedtii在GLM患者中的高丰度，并验证了其在体外乳腺细胞实验和体内大鼠模型中诱发GLM的致病性。进一步的生物化学分析表明，C. parakroppenstedtii通过分泌corynekropbactins螯合铁离子，诱导乳腺细胞死亡，并激活炎症因子IL-6的上调，从而加速病变的发展。此外，研究还表明该菌对多种常用抗生素耐药，但对利福平和庆大霉素敏感，这为GLM的治疗提供了潜在的靶向策略。

研究的创新之处在于：

1. 确认了C. parakroppenstedtii是导致GLM的主要病原菌。

2. 首次鉴定出C. parakroppenstedtii分泌的corynekropbactins作为关键致病因子，其通过螯合铁离子导致乳腺细胞死亡和炎症反应。

3. 提出了C. parakroppenstedtii依赖宿主脂肪酸代谢来定殖并繁殖的机制，强调了脂肪酸丰富环境下（如乳腺组织和不当洗涤的内衣）该菌的存活能力。

该研究不仅深化了对GLM致病机制的理解，还为GLM的精准诊断和治疗提供了新的方向。通过针对C. parakroppenstedtii的药物治疗，如利福平等抗生素，有望有效减少GLM的复发率。未来的研究可进一步探索corynekropbactins的合成机制及其与乳腺癌发病的潜在关联。