微生物生長(zhǎng)曲線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄單核細(xì)胞增生李斯特菌在不同處理?xiàng)l件下的生長(zhǎng)過(guò)程
研究背景：研究了一種結(jié)合生物膜降解酶（CAase）和細(xì)菌素（嗜熱蛋白110）的新型策略，用于消除單核細(xì)胞增生李斯特菌的生物膜，以解決其在食品加工環(huán)境中形成的持久性污染問(wèn)題。李斯特菌因其在生物膜中表現(xiàn)出的強(qiáng)抗藥性和耐受性，已成為全球食品安全的重大威脅。因此開(kāi)發(fā)能夠破壞生物膜并有效殺滅細(xì)菌的替代策略具有重要意義。研究人員首先制備了李斯特菌的生物膜，并使用CAase和嗜熱蛋白110分別或聯(lián)合處理這些生物膜。結(jié)果顯示，CAase能夠有效破壞生物膜的結(jié)構(gòu)，顯著減少生物膜量（p<0.0001），而嗜熱蛋白110則表現(xiàn)出對(duì)浮游細(xì)菌生長(zhǎng)的顯著抑制作用（p<0.0001）。然而聯(lián)合使用CAase和嗜熱蛋白110并未顯著增強(qiáng)單一處理的效果，但CAase的生物膜降解能力與嗜熱蛋白110的抗菌活性相結(jié)合，為控制李斯特菌生物膜提供了一種潛在的替代方法。oCelloscope通過(guò)時(shí)間序列成像技術(shù)，實(shí)時(shí)記錄單核細(xì)胞增生李斯特菌在不同處理?xiàng)l件下的生長(zhǎng)過(guò)程。它以30分鐘為間隔拍攝圖像，并通過(guò)背景校正吸收（BCAN）算法分析圖像數(shù)據(jù)，從而生成細(xì)菌生長(zhǎng)曲線。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力使得研究人員能夠精確評(píng)估CAase和嗜熱蛋白110對(duì)李斯特菌生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)影響。此外通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，嗜熱蛋白110處理后的細(xì)菌細(xì)胞表面出現(xiàn)明顯的紋理和變形，表明其對(duì)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有顯著影響。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了嗜熱蛋白110的抗菌機(jī)制可能與其對(duì)細(xì)胞壁的破壞有關(guān)。盡管CAase和嗜熱蛋白110的聯(lián)合使用并未顯著增強(qiáng)單一處理的效果，但這種組合策略為食品加工環(huán)境中李斯特菌生物膜的控制提供了一種潛在的替代方法。
丹麥Biosense微生物生長(zhǎng)曲線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用
使用oCelloscope微生物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不同處理?xiàng)l件下李斯特菌的生長(zhǎng)情況。在LB肉湯或PBS緩沖液中分別加入CAase、嗜熱蛋白110或其混合溶液。將96孔板加載到oCelloScope中并在30°C下培養(yǎng)25小時(shí)。使用oCelloscope UniExplorer（v.12.0）使用帶有BCA（背景校正吸收）分析算法的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模塊每30分鐘采集10張圖像/孔。OCS UniExplorer軟件V12報(bào)告的BCA值作為時(shí)間的函數(shù)在JMP中制成表格，并生成圖表。通過(guò)背景校正吸收（BCAN）算法分析圖像，并計(jì)算生長(zhǎng)曲線下的面積，以評(píng)估處理對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
提出了一種結(jié)合生物膜降解酶（CAase）和細(xì)菌素（嗜熱蛋白110）的新型策略，用于消除單核細(xì)胞增生李斯特菌的生物膜。CAase能夠有效破壞生物膜結(jié)構(gòu)，而細(xì)菌素（嗜熱蛋白110）則顯著抑制浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)。雖然兩者的聯(lián)合使用并未顯著增強(qiáng)單一處理的效果，但這種組合策略為食品加工環(huán)境中李斯特菌生物膜的控制提供了一種潛在的替代方法。此外，研究還表明，細(xì)菌素110對(duì)細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有顯著影響，這可能與其抗菌機(jī)制有關(guān)。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索這種組合策略在不同環(huán)境條件下的應(yīng)用潛力，并評(píng)估其在實(shí)際食品加工環(huán)境中的效果。
圖1、處理后單核細(xì)胞增生李斯特菌生物膜的圖像。這些圖像描繪了過(guò)夜處理后的成熟生物膜，如下所示：對(duì)照-PBS，CAase-0.1 mg/mL CAase，嗜熱素110–1000 AU/mL嗜熱素110，混合物—0.1 mg/mL CAase和1000 AU/mL嗜熱蛋白110的混合物
圖2、結(jié)晶紫測(cè)定結(jié)果。微量滴定板上的生物膜形成，結(jié)晶紫染色后590 nm處的吸光度定量。在590 nm處的吸附繪制在y軸上，處理在x軸上表示。條形代表平均吸光度，誤差條使用3個(gè)生物學(xué)重復(fù)的平均值的1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)建，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)有3個(gè)技術(shù)重復(fù)。
圖3、使用oCelloScope微生物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)微生物生長(zhǎng)的抑制作用25小時(shí)。使用歸一化背景校正吸收（BCA-N）算法分析微生物生長(zhǎng)過(guò)程。（A）歸一化背景校正吸收（BCAN）在y軸上繪制在x軸上與時(shí)間（以小時(shí)為單位）。在25小時(shí)內(nèi)每30分鐘記錄一次分析圖像。這些點(diǎn)表示3個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)的平均值，每個(gè)重復(fù)包含3個(gè)技術(shù)重復(fù)（n=9），誤差線表示標(biāo)準(zhǔn)差。（B）使用Simpson方法計(jì)算每條生長(zhǎng)曲線下的面積。
圖4、來(lái)自培養(yǎng)基的oCelloScope圖像。來(lái)自oCelloScope的圖像，按治療分組為行，按測(cè)量時(shí)間分組為列。收集最高接種水平的圖像。圖中顯示了培養(yǎng)基中最高接種水平的圖像。
圖5、PBS中最高接種水平的圖像，來(lái)自PBS的oCelloscope圖像。圖像顯示來(lái)自oCelloScope的圖像，這些圖像按治療分組為行，按測(cè)量時(shí)間分組為列。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)存在嗜熱素蛋白110時(shí)，培養(yǎng)基和PBS的細(xì)胞密度顯著降低。
總結(jié)
單核細(xì)胞增生李斯特菌是一種引起李斯特菌病的革蘭氏陽(yáng)性菌，李斯特菌病是一種嚴(yán)重的感染，在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致顯著的發(fā)病率和死亡率。它通過(guò)生物膜形成在食品加工表面的持久性是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的消毒劑和抗菌劑對(duì)生物膜包埋的細(xì)胞的療效有限。本研究研究了一種將工程化多糖降解酶（CAase）與嗜熱鏈球菌產(chǎn)生的細(xì)菌素（嗜熱蛋白110）相結(jié)合的新方法。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)評(píng)估了這種組合在破壞生物膜和滅活各種表面的單核細(xì)胞增生李斯特菌方面的有效性。結(jié)果表明，CAase有效破壞生物膜結(jié)構(gòu)，而嗜熱蛋白110顯著降低細(xì)菌生長(zhǎng)和活力。初步試驗(yàn)表明，雙重作用方法為傳統(tǒng)處理提供了一種潛在的替代方案，通過(guò)有效控制食品加工環(huán)境中的李斯特菌生物膜來(lái)提高食品安全。oCelloscope微生物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析李斯特菌在不同處理?xiàng)l件下的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。它為研究CAase和嗜熱蛋白110對(duì)浮游細(xì)菌生長(zhǎng)的抑制效果提供了定量和定性數(shù)據(jù)。本研究工作提供了一種可能的方法，可以對(duì)其進(jìn)行修改以納入其他抗菌劑，例如芳樟醇，這些藥物可能表現(xiàn)出不同的作用方式。未來(lái)的研究將旨在研究CAase和嗜熱蛋白110作為pH值、鹽濃度和溫度的函數(shù)的功效，以進(jìn)一步評(píng)估工藝條件，并進(jìn)一步研究觀察到的細(xì)胞壁降解的潛在機(jī)制，以了解多糖降解酶和嗜熱蛋白110功效的分子基礎(chǔ)。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索這種組合策略在不同環(huán)境條件下的應(yīng)用潛力，并評(píng)估其在實(shí)際食品加工環(huán)境中的效果。
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