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Scientific Reports volume 12、記事番号: 9678 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

人間の宿主では、細菌性黄色ブドウ球菌と真菌性カンジダ・アルビカンス病原体が混合バイオフィルムを形成し、重度の死亡率と罹患率を引き起こします。 しかし、動的な条件下での混合バイオフィルムの形成と除去に関する研究は不足しています。 したがって、この研究では、マイクロ流体技術を採用して、単一種および二重種（黄色ブドウ球菌およびカンジダアルビカンス）バイオフィルムのリアルタイム形成と、405 nmレーザー光を使用した確立された成熟バイオフィルムの非侵襲的光学処理を分析しました。 ヘリンボーンミキサーは、マイクロ流体チップ上の観察チャネルに注入される前に、増殖培地中の細菌細胞と真菌細胞の両方を完全に混合しました。 流速 1.0 μL/分の増殖培地で 24 時間培養した場合、細菌バイオフィルムの被覆率は真菌バイオフィルムよりも最大 15% 高くなりました (細菌の 50% 対 真菌の 35%)。 一方、二重種バイオフィルムは、黄色ブドウ球菌とカンジダ・アルビカンス間の集団的相互作用により、約 96.5% という最高のカバー率をもたらしました。 12 時間における黄色ブドウ球菌の細胞増殖イベントの数は、カンジダ アルビカンスよりも多かった。このことは、黄色ブドウ球菌バイオフィルムがカンジダ アルビカンスよりも早く発達したことを示している。 新しい in situ テスト プラットフォームは、確立された黄色ブドウ球菌バイオフィルムに対して 1080 J/cm2 の 405 nm レーザー光の顕著な殺菌効果 (80%) を示しましたが、同じ処理により二重細胞内の混合細胞の約 69% が除去されました。 -種のバイオフィルム。 この研究により、開発されたマイクロ流体プラットフォームを利用して、二種バイオフィルムの形成をリアルタイムで監視し、二種バイオフィルムに対するレーザー誘発抗菌効果を監視できることが明らかになった。

微生物は、宿主環境、臨床環境、産業環境などの複雑なコミュニティに存在します1、2。 複雑な微生物群集の存在は、環境内の単一または両方の微生物種にとって有益です3。 さらに、多微生物の相互作用には、宿主の免疫応答、微生物の病因、病原性の変化など、多くの利点があります4。 宿主を含む多くの自然環境における複数の微生物の相互作用により、自己生成する細胞外ポリマー物質に囲まれた不均一な微生物細胞の微小コロニーを含むバイオフィルムが形成されます5。 バイオフィルム内の微生物集団は、栄養素、代謝産物、シグナル伝達分子、遺伝物質の交換、抗菌治療に対する耐性、宿主の免疫学的反応からの保護という点で、互いに大きな利益をもたらしています6、7、8。

多微生物バイオフィルムによって引き起こされる感染症は、単一種のバイオフィルムによって引き起こされる感染症よりも高い死亡率 (70%) をもたらしました9。 バイオフィルム形成のプロセスと病原性の特徴に関する情報の大部分は、単一の細菌種から収集されています9。 抗菌薬の感受性検査のほとんどは単一種の浮遊細胞培養に完全に基づいており、これにより複数の微生物感染症の治療に失敗する可能性が高くなります10、11。 現代の文脈では、複数種の微生物群集を利用した多微生物バイオフィルムに関する研究は、自然宿主、臨床、産業環境に対する多微生物バイオフィルムの真の影響を決定する上で非常に興味深いものとなっています4。 研究者は、界を越えたレベルでの多微生物相互作用を理解するために、真菌と細菌の間の相互作用に焦点を当てています12,13。 真菌性病原体、特にカンジダ・アルビカンスは、口腔、皮膚および粘膜表面、消化管、肺、外陰膣表面から多数の病原性細菌種とともに頻繁に分離されています14,15。 Carolusらのレビューによると、黄色ブドウ球菌とカンジダ・アルビカンスは、嚢胞性線維症、角膜炎、人工呼吸器関連肺炎、義歯口内炎、歯周炎、尿路、熱傷感染などのさまざまなバイオフィルム関連疾患から一緒に同定されている14。 黄色ブドウ球菌は、プロテアーゼ、溶血素、ロイコシジン、エンテロトキシン、免疫調節分子、角質剥離毒素など、いくつかの病原性因子を生成します16。 同様に、C. albicans の病原性は、形態学的変化、バイオフィルムの発達、付着因子の生成、加水分解酵素の放出、宿主細胞表面の浸透など、さまざまな病原性因子を示しました 4,17。