模擬失重對大腸埃希菌生物學性狀的影響研究——摘要
摘要：研究大腸埃希菌在模擬失重條件下連續傳代培養14 d后生物學性狀的變化。利用Gravite重力控制系統模擬失重條件連續傳代培養大腸埃希菌14 d,對菌株的生長速率、形態學、生化代謝、生物膜、環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、環境壓力耐受性及耐藥性增加;而相應條件下的生物膜變化無統計學意義。模擬失重可引起大腸埃希菌相關的生物學性狀發生變化。
隨著我國航天事業的飛速發展，航天員在空間站工作的時間越來越長，在航天多種特殊環境中，失重一直是研究者們最為重視的一種環境。有研究表明，在航天失重環境中，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境中也同樣會受到失重環境的影響。在航天飛行期間，這些細菌可以在失重條件下發生毒力、耐藥性變化等，導致其致病性增強，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生相應的變化，如在模擬失重條件下培養大腸埃希菌K12后，統計分析后發現了16個上調基因和19個下調基因[4]；與正常重力組相比，在模擬失重環境下培養肺炎克雷伯菌14 d，共有171個基因表達失調，包括負責3型纖維體及其調節因子的基因，可導致其生物膜形成能力增強[5]；一項研究證實，模擬失重誘導了鼠傷寒沙門氏菌163個基因差異表達，包括10個Ⅲ型分泌系統毒力基因(表達下調)，以及其他轉錄調節劑、毒力因子、脂多糖生物合成酶、鐵酶利用和功能未知蛋白質的表達差異[6]。寄生于人體內的大腸埃希菌長時間受到模擬失重環境的影響，會引起其基因表達變化，從而導致生物學性狀和毒力改變[7-8]，繼而影響航天員健康和航天器環境生物安全。因此，研究模擬失重環境下大腸埃希菌基因表達的變化及其與生物學性狀變化間的聯系，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。