模擬失重對大腸埃希菌生物學(xué)性狀的影響研究——摘要
摘要：研究大腸埃希菌在模擬失重條件下連續(xù)傳代培養(yǎng)14 d后生物學(xué)性狀的變化。利用Gravite重力控制系統(tǒng)模擬失重條件連續(xù)傳代培養(yǎng)大腸埃希菌14 d,對菌株的生長速率、形態(tài)學(xué)、生化代謝、生物膜、環(huán)境壓力耐受性以及耐藥性進行測定,評估模擬失重對大腸埃希菌生物學(xué)性狀的影響。模擬失重可致大腸埃希菌生長速率增快、體積變小、生化代謝改變、環(huán)境壓力耐受性及耐藥性增加;而相應(yīng)條件下的生物膜變化無統(tǒng)計學(xué)意義。模擬失重可引起大腸埃希菌相關(guān)的生物學(xué)性狀發(fā)生變化。
隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，航天員在空間站工作的時間越來越長，在航天多種特殊環(huán)境中，失重一直是研究者們最為重視的一種環(huán)境。有研究表明，在航天失重環(huán)境中，人體的免疫力會有所下降，使航天員的身體對抗各種致病微生物的能力下降。同時，長期寄居于人體的正常菌群及條件致病菌在航天特殊環(huán)境中也同樣會受到失重環(huán)境的影響。在航天飛行期間，這些細菌可以在失重條件下發(fā)生毒力、耐藥性變化等，導(dǎo)致其致病性增強，從而使航天員患感染性疾病的可能性增加，也可對航天環(huán)境中的空氣、水、食品安全性造成威脅。
大腸埃希菌是寄居于人體腸道內(nèi)最常見的條件致病菌，在一定條件下可以引起胃腸道、泌尿道等多種局部組織器官感染，對人體健康具有潛在的威脅。
既往研究表明，在模擬航天失重環(huán)境下，大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、沙門氏菌、肺炎克雷伯菌等的基因表達可發(fā)生相應(yīng)的變化，如在模擬失重條件下培養(yǎng)大腸埃希菌K12后，統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)了16個上調(diào)基因和19個下調(diào)基因[4]；與正常重力組相比，在模擬失重環(huán)境下培養(yǎng)肺炎克雷伯菌14 d，共有171個基因表達失調(diào)，包括負責(zé)3型纖維體及其調(diào)節(jié)因子的基因，可導(dǎo)致其生物膜形成能力增強[5]；一項研究證實，模擬失重誘導(dǎo)了鼠傷寒沙門氏菌163個基因差異表達，包括10個Ⅲ型分泌系統(tǒng)毒力基因(表達下調(diào))，以及其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑、毒力因子、脂多糖生物合成酶、鐵酶利用和功能未知蛋白質(zhì)的表達差異[6]。寄生于人體內(nèi)的大腸埃希菌長時間受到模擬失重環(huán)境的影響，會引起其基因表達變化，從而導(dǎo)致生物學(xué)性狀和毒力改變[7-8]，繼而影響航天員健康和航天器環(huán)境生物安全。因此，研究模擬失重環(huán)境下大腸埃希菌基因表達的變化及其與生物學(xué)性狀變化間的聯(lián)系，可為航天員的身體健康提供保障，為未來的航天生物安全防護打好基礎(chǔ)。
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