Frontiers in Microbiology | 抗生素暴露期间物种间的相互作用和选择性的碳添加可以提高细菌的存活率 / 四六文摘

推荐：江舜尧

编译：Hancactus

编辑：小菌菌

近日，瑞尔森大学的Lindsay M. D. Jackson等人在微生物学权威期刊Frontiers in Microbiology发表题为《Species Interaction and Selective Carbon Addition During Antibiotic Exposure Enhances Bacterial Survival》。文章中通过比较在链霉素暴露下两种不同类型细菌（铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌）分别占主导地位的混合培养体系中这两种细菌的生长状况展开分析，结合代谢和宏基因组数据分析表明，物种之间的相互关系、营养状况对不同细菌生物膜的影响情况也会有所不同。

文章摘要

研究背景：生物膜是一种多层面的、强大的微生物系统，它使微生物能够承受多种环境压力，并扩大微生物生理活动的范围。之前的研究已经证明，营养状况会改变混合物种生物膜的抗生素敏感性。

方法：本文采用CO2进化测量系统来监测早期稳态纯培养系统、铜绿假单胞菌和嗜麦芽窄食单胞菌混合培养体系下、在含碳和不含碳条件下生物膜的代谢活动来阐明营养添加对高剂量链霉素暴露条件下物种间动态变化以及生物膜对链霉素的敏感性，同时结合宏基因组对不同细菌占主导地位的培养基中群落组成进行分析。

结果：当铜绿假单胞菌是混合物种生物膜中占优势的群落成员或进行纯培养时，需要补充碳从高剂量链霉素暴露中恢复生物膜的完整性。相比之下，嗜麦芽窄食单胞菌的生物膜可以在不添加碳的条件下从高剂量的链霉素暴露中恢复生物膜。宏基因组的分析结果显示，即使在起始培养时培养基中主要是以假单胞菌为主，在高剂量链霉素的处理条件下，随着生物膜发育，窄食单胞菌的相对丰度也会保持增加，最终成为培养体系中的优势种。

结论：通过对代谢产物以及宏基因组分析的结果均表明，种间关系会对不同生物的生长产生影响。在高浓度链霉菌处理的条件下，营养状况（碳的添加）对铜绿假单胞菌占主导地位的混合培养体系中的生物膜有很强的影响。

文中重要图片说明：

图1| 早期混合培养体系中生物膜暴露于0.3 g / L TSB基础培养基以及150 mg / L的链霉素中培养120小时二氧化碳产出情况( μmol / h )

图2| 早期单独培养体系中生物膜生长在0.3 g / L TSB基础培养基以及4000 mg / L链霉素4 h中二氧化碳产出情况( μmol / h ) (A) 铜绿假单胞菌PAO1和(B) 嗜麦芽窄食单胞菌

图3| 铜绿假单胞菌PAO1的生物膜生长在0.3 g / L TSB基础培养基以及在4000 mg / L链霉素培养条件下额外添加A) 0.86 mmol葡萄糖或(B) 2 mmol丙酮酸下二氧化碳生产状况(μmol / h)

图4| 早期混合培养体系生物膜在0.3 g / L TSB基础培养基以及在(A) 4000 mg /L链霉素4 h, (B) 4000 mg / L链霉素、2 mmol丙酮酸或0.86 mmol葡萄糖添加条件下二氧化碳产出状况(μmol / h)

图5| 细16S DNA高通量测序在不同处理条件下 (A)浮游状态下 (B)整个生物膜中 (C) 暴露于链霉素培养前培养液和(D) 暴露于链霉素培养后培养液中的物种分布情况

图6|假单胞菌与窄食单胞菌在暴露情况下不同时间点生物膜的组成情况

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