食源性致病菌生長延滯期的生理標(biāo)記
生長延滯期的生理標(biāo)記
致病菌長期處于各種環(huán)境條件下，在此期間需對不斷變化的外界環(huán)境作出響應(yīng)。特別是在不利的環(huán)境條件下，這種響應(yīng)對細(xì)菌細(xì)胞存活、生長和繁殖尤為重要。致病菌對不利環(huán)境條件的響應(yīng)措施包括肽聚糖層的增厚、DNA分子的濃縮、核糖體的活性降低及細(xì)胞質(zhì)體積的減小等，而細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的氧化損傷也會累積。為了使細(xì)胞再次分裂，致病菌在重新分裂前的延滯期過程中需恢復(fù)DNA結(jié)構(gòu)、細(xì)胞形態(tài)、總體代謝水平并修復(fù)胞內(nèi)物質(zhì)的氧化損傷等。因此，在此階段存在的相關(guān)胞內(nèi)活動可作為生長延滯期的重要生理標(biāo)記，這有助于從機(jī)理出發(fā)進(jìn)一步準(zhǔn)確地描述生長延滯期。以Biesta-Peters等的研究為例，該團(tuán)隊系統(tǒng)地研究不同pH值下蠟樣芽孢桿菌生長延滯期中相關(guān)生理、生化指標(biāo)的變化，發(fā)現(xiàn)部分生理指標(biāo)的變化趨勢在不同環(huán)境pH值下均保持一致，同時部分生理指標(biāo)的變化趨勢存在差異。其中，胞內(nèi)ATP濃度、酯酶活性及電子傳遞鏈的活性在生長延滯期期間均保持恒定，而當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入指數(shù)期時，以上3種指標(biāo)水平均顯著提高。實(shí)驗通過比濁法首先建立OD生長曲線確定生長延滯期，并在延滯期期間采用流式細(xì)胞儀觀察細(xì)胞直徑逐漸增大至2.5μm后隨即進(jìn)入第一次分裂的過程。此外，在不同環(huán)境pH值條件下細(xì)胞的膜電位在延滯期過程中均呈現(xiàn)線性下降的趨勢。碘化丙啶染色實(shí)驗也表明生長延滯期初期20%的蠟樣芽孢桿菌具有損傷的細(xì)胞膜，此比例在生長延滯期期間具有逐漸下降的趨勢，表明蠟樣芽孢桿菌在生長延滯期期間可以完全修復(fù)損傷的細(xì)胞膜。盡管此研究的胞外環(huán)境條件只涉及pH值，但如果相關(guān)生理指標(biāo)具有恒定的變化趨勢且與胞外環(huán)境條件無關(guān)，即有可能成為生長延滯期的生理標(biāo)記，今后的研究中關(guān)于多種環(huán)境條件對以上生理指標(biāo)參數(shù)的影響值得深入探討。
經(jīng)過食品加工等環(huán)節(jié)后，亞致死損傷菌與正常細(xì)胞相比呈現(xiàn)更長的生長延滯期，研究修復(fù)過程中細(xì)胞形態(tài)、生理等變化有利于更加準(zhǔn)確地了解損傷菌的延滯期過程。Ma Jingjing等采用掃描及透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，高壓致?lián)p傷的大腸桿菌在修復(fù)過程中細(xì)胞形態(tài)及結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，主要表現(xiàn)在已破壞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的修復(fù)。此外，K+、Na+及Mg2+等金屬離子的滲漏水平、胞內(nèi)相關(guān)ATP酶的活性及膜脂肪酸含量均恢復(fù)至與正常細(xì)胞無顯著性差異的水平。此外，胞內(nèi)活性氧含量的增加可能是多種物理或化學(xué)殺菌方式的共同作用機(jī)制之一，會對細(xì)胞造成額外的氧化損傷。而Marcén等采用細(xì)胞熒光染色法發(fā)現(xiàn)，熱損傷大腸桿菌在修復(fù)過程中活性氧恢復(fù)至正常細(xì)胞內(nèi)的水平，類似結(jié)論也見于Shi Hui等研究的乳酸損傷大腸桿菌修復(fù)過程。
傳統(tǒng)的預(yù)測微生物學(xué)研究中，食源性致病菌的生長延滯期被普遍接受的定義為微生物群體適應(yīng)新環(huán)境的時間，而對在此過程中胞內(nèi)物質(zhì)含量及相關(guān)代謝活動等的變化趨勢研究鮮少。故生長延滯期胞內(nèi)發(fā)生何種變化以及如何利用這種變化趨勢（包括從基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等角度）來從機(jī)理角度更加準(zhǔn)確地描述生長延滯期是未來研究的焦點(diǎn)之一。
準(zhǔn)確預(yù)測食源性致病菌在食品中的生長延滯期對降低食品安全風(fēng)險、保障消費(fèi)者生命健康具有重要意義。在準(zhǔn)確測定與通過建模進(jìn)行預(yù)測之前，需明確食源性致病菌生長延滯期的定義并全面了解其影響因素，探索生長延滯期過程中涉及的相關(guān)分子機(jī)理。
今后生長延滯期的相關(guān)研究可從以下3個方面開展：
1）改進(jìn)生長延滯期的檢測方法，基于群體細(xì)胞水平可采用將更多的微生物定量新型技術(shù)與傳統(tǒng)的活菌計數(shù)法相結(jié)合的方式，達(dá)到快速檢測、容易控制、提高精度的要求，同時在單細(xì)胞觀測方法上進(jìn)行創(chuàng)新從而獲取大量且有效的生長數(shù)據(jù)；
2）引入更多的影響因素，將不同的歷史條件（歷史生長條件、亞致死損傷等）及實(shí)際生長條件（食品基質(zhì)中不同營養(yǎng)成分、多種微生物共存等）結(jié)合不同初始污染水平并研究其對生長延滯期的交互效應(yīng)；
3）由于延滯期受多種因素影響以及研究單細(xì)胞分裂過程的困難性，根據(jù)幾何定義來計算生長延滯期是普遍適用的方法。
然而生長延滯期的代謝本質(zhì)上是一個復(fù)雜的過程，研究其中涉及的胞內(nèi)物質(zhì)及相關(guān)生理、生化過程的變化，尋找更多能作為生長延滯期生理標(biāo)記的胞內(nèi)活動有助于從機(jī)理角度準(zhǔn)確地定義生長延滯期，對這一階段更完整的理解也有利于評估模型預(yù)測結(jié)果的有效性，提高食源性致病菌風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性。
相關(guān)新聞推薦
1、不同質(zhì)量濃度水飛薊賓對6種標(biāo)準(zhǔn)菌株的生長抑制曲線（二）
2、東北某市寒區(qū)湖庫型主體水和生物膜中耐氯菌數(shù)目、再生長現(xiàn)象研究（一）