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( 三 )

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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 。

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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。