科研 | mSphere：多菌种肠道微生物群落中病原菌与共生菌个体间相互作用的研究( 二 )
本文插图
图2 长期追踪的9种肠道微生物群 ， 使用PMA-qPCR追踪混合生物膜内细菌数量的物种特异性变化 。 CT值使用我们的管道进行转换来表示细菌总数 。 图中显示了混合生物膜内6、24、48、和72小时的个别物种的细菌数 。 下表总结了通过anova和事后图的多次比较测试计算出的不同物种在时间上的显著差异 。 P值：ns ， 不显著；****, P < 0.0001; ***, P < 0.001; **, P < 0.01; *, P <0.05 。 数据显示的是三个独立生物实验的平均值 ， 一式三份 。 错误栏表示标准偏差 。3 微生物群的种类会干扰艰难梭菌的粘附性和生长为了研究肠道病原菌对肠道微生物群落动态的影响 ， 作者选择了艰难梭菌作为医院内病原菌 。 首先 ， 为了研究微生物群对艰难梭菌粘附的影响 ， 跟踪了在有和没有艰难梭菌的情况下6小时内粘附生物膜的形成 。 测量了能够粘附在24孔聚苯乙烯板上的初始接种物的百分比 。 当艰难梭菌与微生物群一起培养时 ， 与艰难梭菌单一培养对照相比 ， 在艰难梭菌中观察到初始粘附显著减少（图3A） 。 虽然显著 ， 但这种减少很小 ， 单独培养时 ， 初始接种物的粘附率为5% ， 微生物群的粘附率为2% 。 关于微生物群 ， 作者发现当与艰难梭菌一起培养时 ， 粘附的细菌数量显著增加 。 大肠埃希菌、青春期双歧杆菌和瘤胃球菌在统计学上存在显著差异 ， 但这种趋势在所有物种中普遍存在（图3A） 。 在这个早期阶段 ， 大肠杆菌似乎占主导地位 ， 其原始接种物的粘附量远远超过任何其他物种 。 大肠杆菌是目前唯一的兼性物种 ， 因此任何残留在还原培养基中的氧气都可能为它提供了一个最初的开端 。 作者研究了生物膜形成过程中对艰难梭菌的影响（图3B） 。 在这里 ， 微生物群影响艰难梭菌的生长 ， 与艰难梭菌单一培养对照相比 ， 在所有时间点都显著降低了艰难梭菌的生长 。 这一影响在24小时最高 ， 微生物群导致难扩散菌数量比单培养对照下降20倍 。 由于粘附后抑制作用的增强 ， 艰难梭菌数量的减少很可能是由于微生物群对艰难梭菌生长产生负面影响 ， 而不是难粘附艰难梭菌 。 在艰难梭菌存在下 ， 作者跟踪了构成代表性微生物群的九种物种中的每一种（图4） 。 与微生物对照相比 ， 作者发现艰难梭菌的存在具有从中性到阳性的效果 ， 其中6种对B. dorei、B. Hanseni、B. ovatus、大肠杆菌、F. Prusniziii有小但显著的差异 ， 而在6h和/或24 h和48 h时 ， 苦参虽然能增加微生物群的初始结合 ， 但其作用并不长期 。 在这两种情况下 ， 无论是先前的轨迹 ， 72 h的数量都有所减少 ， 这可能是由于培养基中缺乏足够的营养物质或在这个后期 ， 副产物的有毒水平积累所致 。
本文插图
图3 艰难梭菌与共生微生物群落的相互作用 。 （A）艰难梭菌的存在影响粘附微生物群落中几个物种的粘附 。 9种微生物群落、9种难扩散杆菌和单种艰难生物膜控制（仅扩散生物膜）中6 h后附着的接种菌百分比 。 （B）微生物群对艰难梭菌有抑制作用 。 采用PMA-qPCR法 ， 对在单一培养生物膜或具有9种代表性微生物群中培养72小时的艰难梭菌数量进行跟踪 。 所示数据均为三次独立实验的平均值 。 双向方差分析表明两种情况之间存在显著差异（P值< 0.0001） ， 使用事后Sidak检验确定具体差异 。 ****, P < 0.0001; ***, P < 0.001; **, P < 0.01; *, P <0.05 。
本文插图
图4 追踪艰难梭菌对肠道微生物群落中单个物种的影响 。 使用PMA-qPCR追踪的72小时内代表性微生物群和艰难梭菌生物膜内单个物种的细菌数量与没有艰难梭菌的对照微生物群生物膜相比显示 。 所示数据是三次独立实验的平均值 。 使用双向方差分析确定两种情况之间的显著差异 ， 并使用事后Sidak检验确定特定差异 。 ****, P < 0.0001; ***, P < 0.001; **, P < 0.01; *, P <0.05 。4 艰难梭菌与已建立的微生物生物膜的相互作用通常情况下 ， 处于健康状态的微生物群在艰难梭菌感染之前就已经建立 。 为了更好地复制这一点 ， 而不是同时引入艰难梭菌作为微生物群 ， 作者在引入艰难梭菌之前预先建立了24小时的微生物群生物膜（图5A） 。 当将其与生长相同时间的艰难梭菌单一培养物进行比较时 ， 观察到 ， 在添加24小时和48小时后 ， 已建立的微生物群对艰难梭菌具有显著的抑制作用 。 艰难梭菌数量的最大差异（138倍）出现在添加后24小时 。 预先建立的微生物群对艰难梭菌的影响明显大于两者同时播种时的影响（图5B） 。 虽然这很有趣 ， 但艰难梭菌数量的减少可能不是病原体特异性的影响 。 为了验证这一点 ， 作者还研究了脆弱类杆菌（Bacteroides fragilis） ， 一种肠道共生菌和病原体 ， 或者与微生物群共同培养 ， 或者加入预先建立的群落 。 作者观察到 ， 与单一培养的脆弱双歧杆菌生物膜相比 ， 当与微生物群共培养或添加到预先建立的群落中时 ， 脆弱双歧杆菌的数量较低 。 然而 ， 与艰难梭菌不同 ， 当添加到预先建立的群落中时 ， 脆弱双歧杆菌的数量高于与微生物群一起播种时的数量 。 这些结果可能表明病原体与已建立的群落的相互作用具有一定的特异性 。 作者追踪微生物群中的每一种 ， 以检查对艰难菌反应的任何变化（图6） 。 作者期望 ， 随着微生物群的建立 ， 与艰难菌接种时相比 ， 难扩散菌对微生物群的影响都会降低 。 然而 ， 令人惊讶的是 ， 发现了相反的事实 。 与仅微生物对照相比 ， 只有两种品种 ， 即B.Hanseni和R.gnavus ， 与同时添加难溶性艰难菌相比 ， 数量没有变化 。 另外7种在引进艰难菌时 ， 均表现出显著差异（图6） 。 在接种艰难菌后24 h（微生物接种48h） ， 发现对B. Thetaiomation和大肠杆菌有积极的作用 。 F. prausnitzii有小幅下降 。 在感染艰难菌后48h ， 仍然可以看到对大肠杆菌的阳性作用 ， 但在较小程度上 。 值得注意的是 ， 在48小时时 ， 与微生物群对照相比 ， 该药物的数量有所减少 ， 低于作者的检测限 。 因此 ， 尽管同时培养和预稳定微生物群之间受艰难菌影响的物种是不同的 ， 但在这两种情况下 ， 有几个物种受到影响 ， 其中就包括类杆菌 。
推荐阅读
- 遗精过多有药膳治疗
- 肺炎吃什么食物效果最好
- 治疗咳嗽的食疗法有哪些？
- 患有尿毒症病人可以吃榴莲吗
- 湿疹患者吃什么好啊？
- 韩式减肥不喝水的原因
- 孕妇注意事项 春季孕妇饮食注意事项
- 便秘能吃味精吗
- 喝酒后咳嗽怎么办呢
- 口腔溃疡吃什么容易好呢？