嗜肺军团菌在假单胞菌生物膜中的定植
发布时间：2024-08-27 浏览次数：105
嗜肺军团菌是一种众所周知的水传播病原体，可导致严重且通常致命的肺炎，称为军团病。广泛存在于天然淡水、湿润土壤等自然环境中，随着供水气化进入用水管道、水箱等人工水环境中，当消毒不及时或大量生长繁殖就会对人体健康带来潜在健康危害。
据报道原生动物和生物膜是军团菌在水系统中定居和生存的关键生态位，但也有科学家说无需原生动物只要存在细菌种类嗜肺军团菌就能在其中繁殖长时间存在。Ana Rosa Silva等人为了探究生物膜对人工水环境中军团菌的重要性，开展了一项关于军团菌在生物膜定植的研究。
实验采用荧光假单胞菌的细胞膜，将获取的细菌悬液于聚氯乙烯（PVC）上进行培养孵育，形成细胞膜三天后再加入嗜肺军团菌悬液加标生物膜。共孵育培养14天，观察变化。
1.嗜肺军团菌能够在荧光假单胞菌生物膜中至少定植持续存在11天。
如图1a所示，在这两种情况下，荧光假单胞菌的数量在第3天至第14天均无显著变化。荧光假单胞菌的细胞密度未受到嗜肺军团菌存在的显着影响。但如图1b所示，在第4天至第7天，每个生物膜体积的嗜肺军团菌可培养数量减少了1个对数，之后一直并保持在5 log10 CFU/cm3左右，直到实验结束。
图 1
2. 嗜肺军团菌对细胞膜的影响
当嗜肺军团菌定植在荧光假单胞菌生物膜上时，在第3天和第4天之间没有发现显着差异，它们保持了其中尺度结构（图3的OCT图像，图4厚度、孔隙率和压实参数进行量化）。军团菌加标生物膜结构的差异仅在晚些时候才明显。然而，厚度遵循不同的趋势：从第7天到第14天，加标生物膜逐渐变得比对照组更厚。
生物膜的其他介尺度特征（包括孔隙率和压实参数）表明，无论军团菌是否存在，主要的生物膜结构都是来自荧光假单胞菌的生物膜结构——第一个定植者。
图 2（蓝色表示空间间隔）
图 3
3. 随着时间的推移，嗜肺军团菌进入不可培养但可存活状态 （VBNC）。
随着时间的推移(特别是在第14天)，红色荧光细胞的强度(图4B、D和F)似乎变得微弱，生物膜的厚度增加，在第14天尤为明显(图4E)。EDIC图像显示PNA-L随着时间的推移，嗜肺军团菌信号变得微弱，这似乎与军团菌培养能力(图1b)随着时间的推移而下降是一致的。在这些情况下，这可能是嗜肺军团菌进入不可培养但可存活状态(VBNC)的结果。
图 4使用EDIC通道（图像A，C和E）和 TRITC滤光片（图像B，D和F）可视化生物膜。 白色箭头表示微菌落，黄色箭头表示高度定植的区域。
4. 嗜肺军团菌位于生物膜的底部
这些图像显示，细菌之间没有交叉染色。关于细菌的空间定位，CLSM图像（图5）表明细菌基本上位于两个不同的层中。嗜肺军团菌位于生物膜的底部，而荧光假单胞菌位于上层。
图 5 4天、7天和14天加标嗜肺军团菌生物膜的代表性 CLSM 图像;后者用PNA探针（红色）染色。
5. 嗜肺军团菌在最初的 24 小时内在生物膜内的迁移
在加标后的最初5分钟内未观察到嗜肺军团菌。加标后 15 分钟，在生物膜的顶面检测到一层薄薄的嗜肺军团菌。随着时间的流逝，观察到生物膜顶部嗜肺乳杆菌的增加，表明细菌正在积累。到4小时时，大量的嗜肺军团菌开始出现在生物膜的底层，同时顶部的细菌减少。这种迁移继续进行，到 24 小时观察期结束时，嗜肺军团菌主要位于生物膜的底部。
表 6
参考文献：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
来源：微生物安全与健康网
链接：https://www.mbiosh.com/column/pathogenic-bacteria/hot-today/28440
