嗜肺軍團(tuán)菌在假單胞菌生物膜中的定植
發(fā)布時(shí)間：2024-08-27 瀏覽次數(shù)：34
嗜肺軍團(tuán)菌是一種眾所周知的水傳播病原體，可導(dǎo)致嚴(yán)重且通常致命的肺炎，稱為軍團(tuán)病。廣泛存在于天然淡水、濕潤土壤等自然環(huán)境中，隨著供水氣化進(jìn)入用水管道、水箱等人工水環(huán)境中，當(dāng)消毒不及時(shí)或大量生長繁殖就會對人體健康帶來潛在健康危害。
據(jù)報(bào)道原生動(dòng)物和生物膜是軍團(tuán)菌在水系統(tǒng)中定居和生存的關(guān)鍵生態(tài)位，但也有科學(xué)家說無需原生動(dòng)物只要存在細(xì)菌種類嗜肺軍團(tuán)菌就能在其中繁殖長時(shí)間存在。Ana Rosa Silva等人為了探究生物膜對人工水環(huán)境中軍團(tuán)菌的重要性，開展了一項(xiàng)關(guān)于軍團(tuán)菌在生物膜定植的研究。
實(shí)驗(yàn)采用熒光假單胞菌的細(xì)胞膜，將獲取的細(xì)菌懸液于聚氯乙烯（PVC）上進(jìn)行培養(yǎng)孵育，形成細(xì)胞膜三天后再加入嗜肺軍團(tuán)菌懸液加標(biāo)生物膜。共孵育培養(yǎng)14天，觀察變化。
1.嗜肺軍團(tuán)菌能夠在熒光假單胞菌生物膜中至少定植持續(xù)存在11天。
如圖1a所示，在這兩種情況下，熒光假單胞菌的數(shù)量在第3天至第14天均無顯著變化。熒光假單胞菌的細(xì)胞密度未受到嗜肺軍團(tuán)菌存在的顯著影響。但如圖1b所示，在第4天至第7天，每個(gè)生物膜體積的嗜肺軍團(tuán)菌可培養(yǎng)數(shù)量減少了1個(gè)對數(shù)，之后一直并保持在5 log10 CFU/cm3左右，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
圖 1
2. 嗜肺軍團(tuán)菌對細(xì)胞膜的影響
當(dāng)嗜肺軍團(tuán)菌定植在熒光假單胞菌生物膜上時(shí)，在第3天和第4天之間沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異，它們保持了其中尺度結(jié)構(gòu)（圖3的OCT圖像，圖4厚度、孔隙率和壓實(shí)參數(shù)進(jìn)行量化）。軍團(tuán)菌加標(biāo)生物膜結(jié)構(gòu)的差異僅在晚些時(shí)候才明顯。然而，厚度遵循不同的趨勢：從第7天到第14天，加標(biāo)生物膜逐漸變得比對照組更厚。
生物膜的其他介尺度特征（包括孔隙率和壓實(shí)參數(shù)）表明，無論軍團(tuán)菌是否存在，主要的生物膜結(jié)構(gòu)都是來自熒光假單胞菌的生物膜結(jié)構(gòu)——第一個(gè)定植者。
圖 2（藍(lán)色表示空間間隔）
圖 3
3. 隨著時(shí)間的推移，嗜肺軍團(tuán)菌進(jìn)入不可培養(yǎng)但可存活狀態(tài) （VBNC）。
隨著時(shí)間的推移(特別是在第14天)，紅色熒光細(xì)胞的強(qiáng)度(圖4B、D和F)似乎變得微弱，生物膜的厚度增加，在第14天尤為明顯(圖4E)。EDIC圖像顯示PNA-L隨著時(shí)間的推移，嗜肺軍團(tuán)菌信號變得微弱，這似乎與軍團(tuán)菌培養(yǎng)能力(圖1b)隨著時(shí)間的推移而下降是一致的。在這些情況下，這可能是嗜肺軍團(tuán)菌進(jìn)入不可培養(yǎng)但可存活狀態(tài)(VBNC)的結(jié)果。
圖 4使用EDIC通道（圖像A，C和E）和 TRITC濾光片（圖像B，D和F）可視化生物膜。 白色箭頭表示微菌落，黃色箭頭表示高度定植的區(qū)域。
4. 嗜肺軍團(tuán)菌位于生物膜的底部
這些圖像顯示，細(xì)菌之間沒有交叉染色。關(guān)于細(xì)菌的空間定位，CLSM圖像（圖5）表明細(xì)菌基本上位于兩個(gè)不同的層中。嗜肺軍團(tuán)菌位于生物膜的底部，而熒光假單胞菌位于上層。
圖 5 4天、7天和14天加標(biāo)嗜肺軍團(tuán)菌生物膜的代表性 CLSM 圖像;后者用PNA探針（紅色）染色。
5. 嗜肺軍團(tuán)菌在最初的 24 小時(shí)內(nèi)在生物膜內(nèi)的遷移
在加標(biāo)后的最初5分鐘內(nèi)未觀察到嗜肺軍團(tuán)菌。加標(biāo)后 15 分鐘，在生物膜的頂面檢測到一層薄薄的嗜肺軍團(tuán)菌。隨著時(shí)間的流逝，觀察到生物膜頂部嗜肺乳桿菌的增加，表明細(xì)菌正在積累。到4小時(shí)時(shí)，大量的嗜肺軍團(tuán)菌開始出現(xiàn)在生物膜的底層，同時(shí)頂部的細(xì)菌減少。這種遷移繼續(xù)進(jìn)行，到 24 小時(shí)觀察期結(jié)束時(shí)，嗜肺軍團(tuán)菌主要位于生物膜的底部。
表 6
參考文獻(xiàn)：Silva, A.R., Melo, L.F., Keevil, C.W. et al. Legionella colonization and 3D spatial location within a Pseudomonas biofilm. Sci Rep 14, 16781 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-67712-4
來源：微生物安全與健康網(wǎng)
鏈接：https://www.mbiosh.com/column/pathogenic-bacteria/hot-today/28440
