耐乳糖酸菌株筛选及耐药机制初步研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wahuhihi
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世界卫生组织2015年报告显示,食源性疾病已成为全球性的威胁公共卫生医疗的主要问题之一。食品工业中常用的生物防腐剂在亚剂量的选择压力下,不仅会影响食源性病原微生物的微观结构和生物膜的生成,同时也会造成微生物的耐药性。食源性微生物耐药性的增加及范围的不断扩大,增加了食品中防腐剂的用量,同时也会改变食品的加工工艺和加工品质,进而对整个食品产业链造成重要的影响。乳糖酸(lactobionic acid,LBA)是微生物在乳糖代谢过程中形成的一种天然产物,近年来其抑菌性能备受关注。本研究以食源性病原微生物小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica,Y.enterocolitica,BNCC 336699)为研究对象,考察LBA胁迫对该菌生长繁殖、生物膜生成、鞭毛蛋白及其耐药性的影响,采用转录组学技术分析其对LBA的耐药机制,以期为解决食品工业食源性病原微生物及腐败变质微生物的耐药性、开发针对耐药微生物的防腐剂提供理论依据。主要研究结果如下:以Y.enterocolitica标准菌株和筛选所得耐药菌株Y150为研究对象,考察LBA胁迫对二者在细胞层面包括细胞膜、细胞壁、蛋白质及生物膜的影响,初步分析其可能的耐药机制。LBA对标准菌株的最小抑菌浓度为5 mg/m L,核酸泄露、电导率、碱性磷酸酶活性、SDS-PAGE、Tricine-SDS-PAGE凝胶电泳试验、透射电镜结果表明,LBA造成标准菌株的细胞膜、细胞壁损伤,细菌蛋白发生改变,运动能力、结晶紫半定量、胞外多糖和表面疏水性试验结果表明,LBA抑制菌株生物膜合成;LBA对耐药菌株的最小抑菌浓度为32 mg/m L,经LBA处理后,耐药菌株在以上四方面同样受到抑制,但与标准菌株相比,耐药菌株细胞膜通透降低,蛋白合成发生改变,且具有更好的生物膜形成能力和细胞壁的完整性,从而更能有效的抵御LBA的作用。采用转录组学技术,分析标准菌株经LBA处理前后(YC vs Y1)及标准菌株与耐药菌株经LBA处理后(Y1 vs Y1501)发生显著变化的差异表达基因,通过RT-PCR技术对转录组学结果进行验证。结果表明,LBA的作用方式包括通过抑制细胞膜蛋白的合成或表达,影响细胞膜的完整性及通透性;通过破坏菌株的鞭毛合成,降低Y.enterocolitica的运动性、粘附性、生物膜合成及致病性;LBA还可以通过抑制ATP合成,影响菌体能量及营养供应;LBA对鞭毛组装的调控在抑菌过程中占主要地位。Y.enterocolitica的耐药机制主要包括,通过增加50S核糖体蛋白和30S核糖体蛋白表达,改变了核糖体这一抑菌剂结合位点;同时结合16S r RNA、23S r RNA甲基化对结合位点进行修饰;耐药菌株通过增加细菌毒力、运动性、粘附性及生物膜的形成,使其致病性增强;通过改变外膜蛋白的合成及表达,激活细菌外排泵系统和细胞膜、细胞壁特性。通过对细胞水平和分子水平的研究,初步探明LBA胁迫下,Y.enterocolitica因结合位点核糖体的改变、生物膜合成增加以及蛋白的改变,而对LBA产生了耐药性。
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