level 7
细菌的活的非可培养态(VBNC viable but non-culturable state)是细菌的一种特殊营养状态,顾名思义,这个状态下的细菌依旧存活,但不可培养,这意味着这些细菌可以通过这一状态躲过普通的生物检测(大多数培养检测的方法法),在食品安全和公共卫生健康方面给
人类
带来不可估量的潜在经济损失和生物安全威胁,此外,这或许可以解释自然环境中的绝大多数细菌均难以被分离培养。
2022年06月19日 15点06分
1
level 7
诸多流行性疾病,存在对季节或洋流等带来的气温变化存在明显的偏好现象,上世纪八十年代的海洋微生物研究中存在不少这样令人困惑的案例,其中对于霍乱弧菌的研究记录存在着较为明显的规律,霍乱弧菌(Vibrio cholerae)常见于海洋与河口等水体环境中,春夏水温回升之时可由水样、沉积物、浮游生物及鱼类等生物的消化道中检测到,而秋冬水温下降至10℃之下时,这些环境中便无法再次分离培养出霍乱弧菌[1],而第二年水温回升之际,却又能以相同方法在之前的环境中再次分离培养出霍乱弧菌。类似的现象还有如副溶血弧菌(V. parahemolyticus)等。对于菌类的这些环境偏好和出现与消失,我们一度未能作出合理的解释,对于这些菌的“生”与“死”,对于当时的人们是不得而知的秘密,相似的事还有很多,比如,直接镜检计数而获得的细胞数目的结果要比培养后获得的计数结果高很多,模拟同一环境中两种菌株的生长环境进行培养,两种菌在开始的阶段都获得较好的培养状况,但其中一种在培养几代之后却无法获得继续获得传代培养,目前自然界中难以被分离鉴定的微生物种群甚至占据到了九成以上[2],其中,难以分离和在实验室环境获得足够的纯培养是关键的制约因素,为微生物的鉴定和之后的研究带来的极大的阻碍。
针对海洋微生物研究中的这些问题,徐怀恕等[1]以切萨皮克湾(Chesapeake Bay)为研究地点,以大肠杆菌和霍乱弧菌作为研究对象,对海洋河口交汇环境中的微生物存活规律展开研究,以人工海盐及少量蛋白胨还原原生地水体条件,作为液体培养基,并扩大培养至对数生长期,以4~6℃的无菌还原水体作为培养环境进行静置培养。之后结合DVC活菌计数法,从总细胞数和活菌数中发现可培养细菌数量在迅速的下降,而总细胞数目并没有明显变化,培养10 d后,观察到可培养菌数趋于0,这些现象表明这些细菌随着培养时间的推移,可培养能力正在逐渐下降。
细菌VBNC态发现的关键一步是证明这些不可培养的细菌依旧活着,徐怀恕等采用了当时日本科学家Kazuhiro Kogure等[1]提出的活菌直接镜检计数法(Direct viable count, DVC)进行检测,先将萘啶酮酸(Nalidixic acid; 0.001%, w/v)加入样品以抑制该培养环境中的细菌菌体内DNA促旋酶活性,从而阻断细菌的增殖过程,但并不影响RNA的表达过程,因此营造出了细菌不能繁殖但可继续生长的局面,巧妙的将可培养与可生存这两个紧密联系的生物特征分开处理,再以37℃培养6~24 h,通过吖啶橙直接镜检计数法(Acridine orange direct count, AODC)染色细菌菌体内的DNA和RNA并进行计数。以这种方法模拟的细菌生长状况来看,移种后细菌细胞数量通常只降低一个数量级,所以大部分仍为活菌,只是进入了一种不可培养的特殊状态。上述研究过程对于细菌VBNC态的建立做出了绝对的主导作用,为之后的微生物研究、食品安全和卫生监管等做出了极大的推动作用[1]。
2022年06月19日 15点06分
2
level 7
1 诱导因素
细菌的VBNC态是细菌为了抵御不良环境影响而产生的一种特殊状态,已知的能够诱导细菌进入VBNC态或复活的基本环境因素有:高/低温、营养匮乏、渗透压和盐离子、放射强度、氧气浓度、超声波、有毒物质、水活度以及pH值的剧烈变化 [1,2]。
1.1 高低温条件与VBNC态转化
温度的变化是细菌VBNC态转化的重要原因之一,作为最早被人们发现的影响细菌生存状态转变的几种因素之一,温度有着促进细菌进入VBNC态或将细菌从中复活的影响。不同的菌种对不同的温度敏感,和上述的霍乱弧菌、副溶血弧菌类似,很多弧菌通常对4~6℃的低气温敏感,而另有一些细菌,如空肠弯曲杆菌似乎对25~37℃的高温敏感[3],此外,很多其他细菌的敏感温度段并非简单的高温或者低温,如西瓜嗜酸菌AAC00-1对一定程度的高温和低温都敏感,55℃处理20 min可将该菌种的活菌全部进入VBNC态,而50℃高温处理30 min和4℃处理40 d则可使之进入VBNC态的比例达到99%[4]。
1.2 寡营养条件与VBNC态转化
营养匮乏可有效促进细菌向VBNC态转化,尤其在水体环境中,有机物质含量通常很低,难以满足较多的微生物生长所需,因此为了提高生存几率,进入VBNC态可以有效降低营养的消耗,陈保立等对于霍乱弧菌VBNC态蛋白质组学的研究中,对比了霍乱弧菌两种状态下的蛋白表达差别,发现在鉴定到的1500余种蛋白质里,存在上调表达87种,下调表达239种,G0以及KEGGPathway富集分析表明,发生上调的蛋白主要存在于氨基酸、氨基糖、核糖代谢及磷酸烯醇式丙酮酸转移系统(PTS)等;下调蛋白则主要存在于rRNA表达途径、EMP/GNG途径、嘌呤嘧啶代谢、PPP途径、丙酮酸代谢等[5],不难看出,在营养匮乏的环境下,菌体的产能代谢受到了明显抑制,核糖体组成受阻也同时抑制了合成代谢,面对营养匮乏环境的胁迫,细菌进入VBNC态可以减少营养需求从而保存必要的生命活动。
1.3 渗透压、金属盐离子、超声等物理因素诱导细菌进入VBNC态
如OmpR-LrhA响应环境渗透压变化,通过级联反应调节一些关键启动子的表达,诸如eps, flhDC以及opgGH,这一途径的存在可控制细菌进行浮游或生物膜生活方式的转变[6],渗透压可以刺进细菌生物膜上的感受器,并通过相应的信号通路影响细菌的生活方式。铜离子等一些金属盐离子在一定浓度下可与细胞膜结合并催化产生出氧的自由基,在这种不良环境下,大肠杆菌会进入VBNC状态,而将铜离子螯合,即可复活大肠杆菌[7],此外也有研究指出环境中的高氯酸等酸根离子存在时会迫使大肠杆菌K-12向VBNC态进行转化[8]。相似的,通过热辅助超声波(TS)处理鼠伤寒沙门氏菌的实验结果表明:这些导致微生物生存环境恶化的人为作用强度与鼠伤寒沙门氏菌进入VBNC态比例以及这些作用催生的自由基浓度有着重要的影响,而通过Boltzmann模型拟合后显示,自由基强度和VBNC态比例之间有着很高的相关度[9]。射线或光照等对于细菌VBNC态的诱导作用因菌种而有着不同的表现,对于细菌可培养能力的影响推测是与细胞光化学反应中产生了自由基所造成。氧气的作用对于空肠弯曲杆菌等微好氧性细菌有促进其进入VBNC态的作用,而对于微生物有毒的物质如抗生素、重金属盐、有机毒剂、表面活性剂、保鲜剂等也可对细菌向VBNC态的转化起诱导作用[10,11]。
2022年06月19日 15点06分
3
level 7
1.4 群体效应、基因、调控因子等促进细菌进入VBNC态
随着研究的深入,我们发现,诱导VBNC态产生的因素并非仅仅提留在环境与菌体交互的层面上,菌群间菌体的信息交流以及菌体自身的基因调控、代谢机制,都可能对VBNC态的转化起到影响[2],一些调控因子,也可对VBNC态的出现起到一定的调控作用。比如:空肠弯曲杆菌所表现出的群体感应效应(Quorum sensing, QS),该菌进入VBNC态的过程会受到部分来自其他细菌的HSL信号分子的调控,这些调控均使空肠弯曲杆菌向VBNC态转化的进程延缓,此外还观察到这些调控有阻碍生物膜的形成的作用。对于菌体自身基因调节,Aizenman提出:部分细菌在恶劣环境下依旧可以被培养的原因可能与自身程序性死亡相关基因的激活有关,这使得细菌能够放弃自己的不可培养性从而寻求更多的生存机会[12]。对于代谢产物和VBNC态的影响关系,Kassem II、Gangaiah D等人的研究指出,在培养环境中的不利因素引导细菌细胞向VBNC态进行转化的过程中,无机磷酸盐(poly-P)的代谢有着很大的影响[13-16]。Sigma因子(σs, RpoS)是一种RNA聚合酶亚基,在细菌VBNC态的转化方面,这一因子可协助细菌应对普通环境压力[46],类似的,还有LTTR(LysR type transcriptionalregulators)家族的转录调控因子OxyR,可帮助细菌应对氧化胁迫压力[47],这两种因子对VBNC状态的转化均具有一定的影响力。
1.5 之前有过研究的机制也可能与VBNC态诱导存在关联
还有一些之前已经有过研究的机制,也在不断被证实和细菌的VBNC态转化有关,比如严紧反应(Stringent response),其大体内容是:细菌在面对氨基酸饥饿的环境压力时,细胞内两种磷酸鸟苷信号分子 (p)ppGpp与 RNA聚合酶结合以控制其转录,从而抑制细胞分裂、翻译等非必要的耗能生理过程,并由此而起到节省氨基酸消耗,尽最大限度维持生命的作用。近几年的研究发现,严紧反应在细菌VBNC态的转化上同样存在影响,面对氨基酸匮乏的培养环境,高表达(p)ppGpp的大肠埃希氏菌进入VBNC态的比例更高,而(p)ppGpp缺失的大肠埃希氏菌CF1693则不容易进入VBNC从而更倾向于死亡[17]。
2022年06月19日 15点06分
4
level 7
2 转化机制
直至今日,微生物的分离培养与鉴定依旧是一大难点,Diane[18]和Nyström[19]等人对细菌VBNC态的转化机制提出了各自的假说,其一:认为由于培养环境中营养物质含量的减少或难以利用环境中的有机物从而进入饥饿状态,细胞活性急剧下降,相关的诸多负面影响随之而来,这一假说认为这些恶劣环境因素最终将导致细菌走向凋亡[18]。由内容我们可以看出,这个假说的提出者认为VBNC态的微生物是垂死的,而这之中所隐含的思想是整个转变的过程是由正常的生活状态转向凋亡的单向的过程,随着之后的研究,人们发现了VBNC态细菌的诸多复苏方法,对VBNC态细菌的代谢情况的研究也越来越清晰,因此这一假说慢慢的和愈发清晰的VBNC概念相冲突了。其二: VBNC态并非是衰亡的象征,而是面对不良环境于基因层面做出的程序性反应[13],其形成机制类似于孢子[3]。
孢子是最先为人所发现的不生长的菌体状态,被发现于Bacilli和Clostridia,特点是:孢子是一种菌体特殊进化出的抗逆构造,整个转变的过程需要大量且严格的基因调控过程。孢子和细菌的VBNC态有一些相似之处:都是抵御外界不良环境而出现的特殊生命形式,而且孢子和VBNC态都可以在合适的环境中通过萌发或复苏而转化成正常的营养体或菌体先前的状态。孢子的形成与细菌VBNC态的转化之间也存在区别:孢子脱水收缩,整体结构和之前的营养体发生明显变化,而VBNC态的细菌并没有这么明显的变化,如上文提到的寡营养状态下G0以及KEGGPathway富集分析得霍乱弧菌基因表达发生变化,总之,VBNC态的转化更倾向于在菌体目前状况下已有的机制中做出休整,关闭、改造或提高某些途径的关键酶的表达水平,使菌体以自身相对温和的变化去适应外界环境较为剧烈的变化。孢子的抗逆性比VBNC态细菌要强很多,而且处于孢子状态并不能检测到生物活性。孢子和VBNC态的异同使得二者并不能顺利成为一个认识,关于VBNC态细胞形成的争议已经持续了很久,如同不生长的细胞中究竟发生了什么,是在基因表达下调和降解中走向死亡,还是度过一段自我保护性质的基因程序[20,21]。
2022年06月19日 15点06分
5
level 7
3 VBNC态细菌的生物学特征变化
3.1 形状、细胞结构变化
细菌进入VBNC态虽不及细胞转变向芽孢或孢子的变化那么大,但其变化仍可被观察到,比如细胞体积变小,弧形溶藻弧菌(V.alginolyticus)由杆状缩成球状[1],比表面积增加,对营养物质的亲和力随之增加,DNA压缩等。正常的杆状弧形溶藻弧菌进入VBNC态之后转变成球形[22],相似的现象也存在于由对数生长期进入VBNC态的副溶血性弧菌,但是复苏后二者都会重新变为正常状态的杆状,与之前的形状无异[23],此类变形现象同样发生于放线菌(Actinomyces radicidentis)、创伤弧菌(V. vulnific cus)、霍乱弧菌和耻垢分岐杆菌(Mycobacterium smegmatis)中[2],一些细菌还存在其他结构的变化,如进入VBNC态的鼠疫耶尔森氏菌(Yersiniapestis),基本的能量代谢和蛋白质表达依旧,但周质空间会扩大[24]。但不同的细菌之间应对环境压力的手段不同,它们的表现就可能不一样,已被证实的是,低温环境下部分VBNC态细菌菌体并不会发生形状的改变或仅是螺旋状的改变[25],而且在形状结构上,进入VBNC态之后,细菌常常出现一些新的结构或者作用机制,有意的团结周围同种菌体或者与所处环境抗衡,邸聪聪等通过实验发现部分杆菌在进入VBNC态之后体积和表面分泌物发生变化,有细胞粘性的增加,伴有成团结团现象[2],Mahdh等的研究表明,寡营养环境中的嗜盐益生杆菌(Halophilic prebiotics bacillus)进入VBNC态之后,细胞粘连力以及细胞表面疏水性比正常细胞更大[25]。
2022年06月19日 15点06分
6
level 7
3.2 生理生化特征变化
由于环境中或是菌体内存在的各种因素过于繁杂,细菌不可培养状态出现的原因各异,细菌的应对逆境的机制也不尽相同,所产生的生理生化指标的变化也不同,如:进入VBNC态之后,细菌对之前的代谢底物的吸收减少,大分子物质的合成受阻,呼吸速率及营养盐的转运速度大幅下降,染色质的密度降低,rRNA表达下降,相应的,菌体内蛋白质和脂类的含量也呈下降趋势,但ATP合成水平依然较高,先前存在的细菌质粒也不会丢失,并且会有新的蛋白质开始合成。很多细菌在进入VBNC态后的生理生化特征变化表现在代谢活性的变化上,对于生活在营养物质浓度较低的水体环境中的细菌或浮游生物而言,VBNC态作为一种休眠机制,可以通过降低代谢强度的方式,减少营养物质的消耗,Ganesan等发现饥饿的乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)在进入VBNC态之后,菌体内的氨肽酶、脂肪酶等酶活性会降低至低于检测的最小值,而向培养环境中添加支链氨基酸可观察到ATP等能量代谢水平升高,由此可推测,细菌此时维持生命的能源和能量代谢底物已转变为氨基酸等物质[27],Wai等发现处于饥饿状态的霍乱弧菌细胞中脂质、碳水化合物以及聚-β-羟丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate, PHB)含量下降[28],这些发现表明,面对寡营养的生存环境,VBNC态细菌可能通过自我消耗维持必要的生活动。蛋白质是表达生命活动的基本单位之一,进入VBNC态之后,细菌的蛋白质表达数量会发生变化,如上文提到的霍乱弧菌在VBNC态时,原本的产能代谢途径相关的关键酶蛋白的表达以及细菌增殖相关的酶蛋白表达发生下调,而预示新的产能代谢途径出现的酶蛋白、营养物质转运载体等蛋白的表达获得上调。关于VBNC细菌蛋白表达变化的报道中涉及最多的时Mre B蛋白和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD),Mre B蛋白是一种于非球形细菌细胞中广泛存在的结构蛋白,作为一种主要的细胞骨架蛋白,对于细菌分裂、孢子出产等增殖行为上有重要作用[29],处于正常指数生长期的细菌菌体内的Mre B蛋白呈螺旋丝状,而饥饿状态下进入VBNC态的细菌内Mre B蛋白则断裂为短纤维,这表明不仅在蛋白质表达或存在数量的层面,已有的蛋白质结构也会产生变化,另一种经常发生变化的蛋白质超氧化物歧化酶是几乎所有细菌细胞内重要的氧自由基保护剂,可协助清除高浓度氧、射线照射产生的氧自由基,但进入VBNC态之后的副溶血弧菌以及大肠杆菌菌体中并不能检测到超氧化物歧化酶的存在[29,30],这表明,进入VBNC态之后,并不是所有先前存在的保护机制也都会继续维持。
2022年06月19日 15点06分
7
level 7
3.3 膜成分变化
细菌进入VBNC态后,细胞膜的主要成分也会随之发生变化,长度十六碳和十八碳的主要膜脂含量下降,但一些碳链更短或更长的脂肪酸的含量有所增加[31]。细胞壁中肽桥的交联及胞壁肽的乙酰化程度都呈现上升趋势。进入VBNC态之后,细菌诸如新蛋白表达、细胞结构改变等特殊行为与细菌在恶劣环境中寻求自我保全有较大关联[32]。种种迹象表明,对于细菌而言,保证当下基本生理活动顺利进行的优先级处于第一位,至于保护机制和由外界寻找新的代谢底物开辟新的代谢途径都排到了后面。
2022年06月19日 15点06分
8
level 7
4 VBNC态细菌的相关检测
对于环境中VBNC态细菌存在的检测方案通常由细胞活性和对底物吸收状况、细胞结构的完整性、核酸及蛋白质的合成能力、细胞生长状况、可否复苏再培养等基本手段组成,但这些手段并不能简单的组合在一起或是单一的行使。我们知道细菌进入VBNC态之后的代谢水平低于正常水平,因此可能也会低于可以检测到的最低水平,此时就会和死细胞等等混在一起难以区分,所以单纯的代谢活性和对于底物的吸收状况并不能真正的反应,VBNC态的细菌不再进行增殖,但依旧在合成蛋白质,同时,已有的蛋白质或其对应的细胞结构会发生改变或消失,因此我们也不能单纯的根据细胞结构、核酸与蛋白质的表达去评判环境中是否存在VBNC 态的细菌,也不能冒着混淆其他营养状态的风险去单纯地以生长状况和在培养的可行性去评判VBNC态的存在。不过我们可以根据VBNC态细菌代谢低、存在新的代谢途径、不繁殖但继续生长、条件适宜可复苏并再次培养等诸多特点去改进和结合这些手段。
4.1 活菌直接计数法
DVC法[33]是最初被用于VBNC态细菌检测的方法,徐怀恕等也正是依据这一方法设计实验并首次证实VBNC态的存在,通过检测核酸表达与细胞生长状况等生理生化特征以及细胞结构形状的变化去评判细菌VBNC态的出现。该方法的基本思路是,在细菌培养环境中加入萘啶酮酸以抑制菌体DNA的合成,培养6h之后固定细胞,以吖啶橙(Acridine orange, AO)作染色剂进行染色,因其对DNA和RNA均具有亲和力,可同时结合于二者,在荧光显微镜的视界下分别呈现出绿色和红色的荧光标记,因此通过这种手段,可以观察到菌体内DNA与RNA存在情况,同时可以借此描绘出菌体形状和大小,如果细胞伸长则说明此菌处于VBNC状态,但相当大一部分革兰氏阴性菌会对萘啶酮酸产生抗性,另有一部分革兰氏阳性菌也存在这种情况,这些抗性的存在会干扰实验观察,因此,有学者表示,使用不易产生抗药性的环丙沙星作为替代品而进行活菌直接计数也可取得较好的效果[34]。
4.2 死/活细菌检测试剂盒
这一检测方式的优点为准确简单,尤其是当细菌失去培养能力之后进行检测。死/活细菌检测试剂盒(Live/Dead Bac light bacterial viability kit)的原理是通过检测细胞膜是否完好的方式检测细菌死活及数量上的比例,包括两种关键的指示剂,即核酸染料SYTO 9和碘化丙啶(Propidium iodide, PT)。死、活细胞均可为SYTO 9所染色,其在480/500nm波长光照下呈现绿色,PI无法穿透完整的活细胞膜,但必须和DNA结合显色,因此PI只能使死细胞染色,而且PI染色可以削弱SYTO 9染色的荧光效果,并使其在480/500nm波长光照下呈现红色,因此在荧光显微镜下,可将死活细菌以较为明显的颜色区别分开。Dukan等[35]在研究单增李斯特菌是否存在VBNC态的转化能力时,将这一方法与异养平板计数法相结合,发现该菌数量不再增加但并未成为死细胞,因此认为此菌具有VBNC态转化的能力。
2022年06月19日 15点06分
9
level 7
4.3 免疫学相关检测技术
处于VBNC态的细菌,表面的特异性抗原依旧存在,因此可以通过免疫学技术检测VBNC态细菌。ELISA以及荧光抗体染色技术是目前应用于VBNC检测的组要的免疫学技术手段[36,37]。有研究表明,对于已经处在VBNC态的O157:H7大肠杆菌和同样状态的副溶血性弧菌,以ELISA技术进行检测,得出检测限为105cfu/ml,同时也发现ELISA检测会导致VBNC态细菌丢失原本的表面抗原从而导致检测限下降,为了避免大肠杆菌出现表面抗原的损失,罗中捷等采用了“双抗夹心ELISA”的方法检测VBNC态细菌[38]。ELISA与荧光抗体染色计数通常运用于细菌总数的检测,而VBNC态菌数的检测需要结合异养平板计数法。
4.4 分子检测手段
PCR等分子检测手段是目前VBNC态检测的发展趋势,除了上一段提到因其无法区分细胞死活而出现假阳性结果之外,进入VBNC态后细菌不再繁衍,代谢水平下降,DNA和RNA的合成减少,这在另一方面增加了对模板的需求。但此时的细菌仍在生长,蛋白质尤其是一些新的途径对应的关键蛋白开始表达出现,承载这些蛋白质信息的mRNA的半衰期并不长(3~5min),因此,通过逆转录PCR,我们可以检测出细胞此时的死活状况、活着的细胞是否依旧在发生基因的转录,以及细胞此时的代谢变化方向[39]。
2022年06月19日 15点06分
10
level 7
5 VBNC态细菌的复苏
目前普遍认为VBNC态是细菌面对不利环境因素时进化出的一个特殊的营养模式,因此从中复苏是必要的,研究自然环境中的野生细菌如何自己完成复苏是一个相当庞大的工程,因为不同细菌敏感因素不同,进入VBNC态的原因和机制不同,从VBNC态复苏所需的条件和机制更是彼此不同。目前报道出的复苏手段或方式主要存在于下三种:去除诱导因子、接种寄主、复苏促进因子与群体效应。
5.1 去除诱导因子复苏和接种寄主
低温等因素诱导细菌进入VBNC态可通过升温解除[40,41],添加EDTA能够解除铜离子诱导的VBNC态菌体[42],添加氨基酸等营养物质可以解除因寡营养而进入的VBNC态[43]。一些研究表明VBNC态的副溶血性弧菌可在小鼠体内复苏[44],植物病原菌如梨火疫病病菌(Er. Amylovora)和番茄溃疡病病菌(C. michiganense)也分别在接种的梨果实及幼苗和番茄植株上检测到了复苏的可培养体[45],这些现象对于公共卫生和农业经济安全带来了重大隐患[50]。
5.2 Rpf等复苏促进因子
水解转糖基酶家族(Transglycosylase)的复苏促进因子Rpf,类似于溶菌酶,可水解肽聚糖二肽单位之间的糖苷键,对肽聚糖网的形成有重要影响。Rpf最早发现于藤黄微球菌,在厚壁菌门的革兰氏阳性菌中大多都能分离到,此外,在革兰氏阴性菌中,也发现了类似功能的复苏促进因子,如沙门氏菌属及副溶血性弧菌、哈维氏弧菌等弧菌属的YeaZ因子,不过YeaZ的功能相比Rpf而言有着较大的差别,和糖蛋白酶(Glycoprotease)更加相似[43,51]。
5.3 群体感应诱导复苏
在VBNC诱导因素部分曾提到群体感应对于进入VBNC的促进作用,但这和群体感应能够调控细菌从VBNC态复苏的能力并不冲突,群体感应是一种细胞间的通讯行为,这种行为使得每个细菌个体与集体能够以类似相互协调的方式,响应周围环境的微生物生物集群情况,做出集体性的改变和相应的调节以适应变化[52]。这一过程以一种被称为自诱导因子的信号分子的产生和分泌实现[53]。如转录调控蛋白LuxR和上文提到的Rpos,当细菌脱离环境压力胁迫之后,群体感应介导的过程可作用于VBNC细胞,促使LuxR和Rpos等蛋白的表达,从而使VBNC态的细胞向正常状态转变,此外,促进VBNC态菌体复苏的群体感应过程在促进RpoS基因表达时,转录出的RpoS蛋白引发过氧化氢酶(KatG)的过量表达,这一机制使得细菌获得对氧自由基更高的抵抗能力,侧面促进了菌体的复苏[54,55]。Ayrapetyan等发现,AI-2作为自诱导因子,可在菌体外或体内诱导VBNC态创伤弧菌的复苏,但不能诱导LuxR和RpoS基因缺失的菌体,推测AI-2自诱导因子可能与LuxR和RpoS基因相关的调控途径存在关联,Kendall等总结了三种主要的群体感应系统[56],包括LuxR过程、LuxR/AI-2系统、以及AI-3/epinephrine/repinephrine系统,汪保卫等发现OxyR调节蛋白可调节菌体的氧化应激反应[57],Liao等发现氧化应激反应同样可以通过群体感应引发,但并没有依赖OxyR调控因子,这些报告和Ayrapetyan的发现组合在一起,共同说明了群体感应对于VBNC态菌体复苏作用的真实性和重要性。
2022年06月19日 15点06分
11
level 7
6 VBNC态细菌的分离和培养
论证某种细菌存在VBNC态的最有力证据就是,诱导细菌进入VBNC态,观察到细菌存在VBNC态“不繁衍、低代谢、有变化、有生长”等标志性特征之后,进行复苏,并完成复苏后的再次分离与培养。
有大量的报道显示,Rpf蛋白能够促进环境中VBNC态的细菌复苏和生长,如:分枝杆菌属(Mycobacterium)、红球菌属(Rhodococcus)、不动杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Paenibacillus)和(Curvibacter fontanus)等[1],添加Rpf后的土壤以及厨余垃圾等环境中,可培养的细菌数目均会上涨[58,59],细菌相应的降解能力也获得提升[60],一些研究者从红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)中克隆重组Rpf蛋白,同样将其添加到环境土壤中,发现这一行为可以有效提高环境土壤中微生物可分离能力,另外的一些研究发现,Rpf蛋白不仅可以促进细菌由VBNC 态复苏,也可以促进正常状态的细胞生长[61]。
2022年06月19日 15点06分
12
level 7
这综述是我当时写的毕业论文,5章6章简化了,因为本身这个概念就属于细枝末节,对社会影响较大但没有太大的发展空间了
2022年06月19日 15点06分
13
level 7
我参考文献发不上来,NT输入栏自动把一些字符检索为网络链接,太蠢了简直
2022年06月19日 15点06分
15
level 7
整片文章局限在于,转化机制那里没有一个代表性的模型,这也是现在这一块研究的局限性,这个概念的奠基和框架的发展主体在82到零几年,之后就是各种例证和一些新转化途径的加入
2022年06月19日 15点06分
16