副溶血性弧菌生物膜形成机制及其防控策略研究

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副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VP)是一种海洋中广泛分布的致病菌,常寄生于虾、泥蟹和贝类等水产产品,影响生产。同时,如果食用了感染副溶血性弧菌的食物,容易引起人类肠胃疾病,它也是人体常见的食源性致病菌之一。另一方面,抗生素的使用是目前副溶血性弧菌等食源性病原微生物的主要防控手段之一。但是,细菌耐药性的产生和生物膜结构的形成,又为食源性病原微生物的抗生素防治带来阻碍。因此,为探究副溶血性弧菌生物膜形成过程机制,并对其生物膜防控手段进行研究。本课题以实验室保存的六株副溶血性弧菌作为出发菌株对成膜趋势进行测定,筛选出了两株成膜能力差异较大的菌株进一步分析,探究影响其生物膜动态形成过程中的关键因素。主要研究内容如下:(1)实验研究了六株不同的副溶血性弧菌的生物膜形成趋势,选定了两株生物膜形成差异菌株(ATCC 17802和VP-0)作为实验材料。实验测定了两株生物膜差异菌株(ATCC 17802和VP-0)的胞外多糖,胞外蛋白,信号分子AI-2,细胞渗透性和生物膜微观形态等生理指标,明确了生物膜差异菌株的动态形成过程。结果显示,两株供试菌生物膜形成过程,0 h~12 h为可逆粘附阶段,12 h~48 h为不可逆粘附和微菌落形成阶段,48 h~72 h为成熟阶段,72 h~144 h为解离阶段。ATCC 17802胞外多糖和胞外蛋白在生物膜成熟期分泌量分别是VP-0的1.67倍和2.3倍,在生物膜形成过程中信号分子含量差异不显著(P>0.05),但是两株菌生物膜的形成趋势与各自AI-2变化趋势基本一致。用流式细胞仪检测发现,两株菌在生物膜成熟期0 h~72 h保持较高的渗透性,且ATCC17802渗透性始终高于VP-0,激光共聚焦显微镜观察ATCC 17802呈现更聚集状态。(2)为了对生物膜动态形成机制开展进一步研究,对ATCC 17802三个阶段的生物膜菌进行转录组测序。三个处理组(72 h vs 8 h,48 h vs 8 h和72 h vs48 h)分别鉴别出802、1061和267个显著性差异表达基因。其中,分别有506、655和96个差异基因下调,296、406和171个差异基因上调。通过对差异表达基因进行GO富集分析可知,生物膜成熟后期,差异基因主要富集到的化合物合成、蛋白质代谢过程中。在可逆粘附期(8 h)阶段,副溶血性弧菌通过AI-2的合成与累积,调节一系列级联反应。进入生物膜成熟前期(48 h),其代谢相关基因上调,鞭毛相关基因下调,运动能力减弱,转运蛋白编码基因上调,胞外聚合物分泌增加;在生物膜成熟后期(72 h),细菌代谢相关基因减少,寡肽转运蛋白基因下调,耐药性增加。这些研究结果为生物膜形成机制的研究提供了一定理论支持。(3)对植物精油的研究中,筛选出抑菌效果较好的山苍子精油(Litsea cubeba essential oil,LCEO),作为研究材料。通过实验测定LCEO和几种常用抗生素对副溶血性弧菌的最小抑菌浓度(MIC)和药物联用的分数抑菌浓度指数(FICI)值,分析了LCEO和抗生素的抑菌效果与联用特性。为了进一步探究LCEO及其与抗生素联用后对副溶血性弧菌的抗菌活性,分别测定了不同处理条件下,副溶血性弧菌游离菌的生长特性,以及细胞膜壁完整性等相关指标,并结合透射电镜对细胞膜结构进行观察。结果表明,LCEO的MIC值为1024μg/m L,LCEO与四环素或盐酸土霉素联用的FICI值分别为0.3125和0.75,表现为协同和相加作用。并且,LCEO可通过降低细胞表面疏水性和胞外多糖的含量,对生物膜的生长抑制和清除具有一定的作用。
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