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在生物膜相关感染中，白色念珠菌（C. albicans）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）常共同出现且关系复杂。研究人员探究二者双物种生物膜的优先效应。结果发现，接种顺序影响生物膜结构、毒力和抗菌敏感性，还提出 N - 乙酰半胱氨酸可辅助治疗。这为感染治疗提供新思路。
在人体的微观世界里，一场看不见的 “战争” 时刻都在上演。真菌和细菌常常在人体的各个角落 “安营扎寨”，引发各种感染。其中，白色念珠菌（C. albicans）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）这两种 “常客”，频繁地在皮肤、肺部以及医疗器械的生物膜相关感染中同时出现。它们之间的关系十分复杂，大多数时候处于 “敌对” 状态，通过各种物理和化学机制相互对抗。然而，一个关键的问题却一直没有得到足够的重视：在它们共同感染的过程中，谁先到达感染部位，也就是物种的到达顺序，是否会影响它们之间的相互作用呢？这个问题对于理解感染的发生、发展以及制定有效的治疗策略至关重要，但此前却鲜有人深入研究。
为了揭开这个谜团，来自西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所（Institute for Bioengineering of Catalonia, IBEC）和巴塞罗那大学（University of Barcelona）的研究人员展开了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为我们理解白色念珠菌和铜绿假单胞菌的感染机制带来了新的曙光。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先是生物膜培养技术，通过不同的接种顺序，在特定的培养基中培养白色念珠菌和铜绿假单胞菌，构建双物种生物膜；其次利用菌落形成单位（CFU）计数来测定生物膜中微生物的数量，以此分析生物膜的组成；此外，借助显微镜观察生物膜的结构和微生物的分布情况；还使用 A549 肺泡细胞进行毒力评估实验，探究生物膜对细胞活力的影响；最后，通过用不同的抗菌药物处理生物膜，检测其对抗菌药物的敏感性。
研究结果
- 不同接种时间下白色念珠菌和铜绿假单胞菌 PAET1 生物膜的组成和结构：研究人员设计了不同接种顺序的实验方案，CFU 计数结果显示，当铜绿假单胞菌 PAET1 先定植时（1Pa2Ca），其生物量显著高于其他多微生物条件和单微生物对照。显微镜观察发现，先定植的微生物在表面附着上具有优势，会影响后续微生物的附着和分布。例如，1Pa2Ca 条件下，铜绿假单胞菌 PAET1 形成致密底层，限制白色念珠菌附着；而白色念珠菌先接种（1Ca2Pa）时，铜绿假单胞菌 PAET1 会利用白色念珠菌作为附着表面，且分布在生物膜各层。同时接种（CaPa）时，两种微生物竞争附着位点，导致种内聚集，白色念珠菌死亡率升高，生物膜更薄。
- 不同接种时间下白色念珠菌和铜绿假单胞菌 PAET1 生物膜的毒力评估：在 A549 肺泡细胞上培养早期生物膜来评估毒力。结果表明，连续定植会显著降低 A549 细胞活力，其中 1Ca2Pa 条件下细胞活力降低最多，毒力最强。通过建立多元线性回归模型发现，生物膜中毒力不仅与单个微生物的数量有关，还与两种微生物数量的相互作用有关。
- 不同接种时间下白色念珠菌和铜绿假单胞菌 PAET1 生物膜的治疗反应：研究人员用常规抗菌药物对生物膜进行 15 小时的治疗。发现美罗培南（MER）对 1Ca2Pa 和 1Pa2Ca 生物膜中的铜绿假单胞菌 PAET1 效果与单微生物对照相似，但在 CaPa 条件下其敏感性降低；卡泊芬净（CAS）对所有多微生物生物膜中的白色念珠菌敏感性均低于单微生物对照。联合使用 MER 和 CAS 可恢复 CaPa 生物膜中铜绿假单胞菌 PAET1 的敏感性，但对白色念珠菌无改善。而添加 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）后，消除了多微生物和单微生物生物膜对抗菌药物敏感性的差异，显著提高了对铜绿假单胞菌和白色念珠菌的清除效果。
研究结论与讨论
这项研究首次全面地揭示了白色念珠菌和铜绿假单胞菌双物种生物膜中优先效应的影响。从结构上看，先定植者在表面定植上具有优势，改变了生物膜的群落组成。然而，铜绿假单胞菌因其较小的尺寸和能够附着在白色念珠菌细胞上的能力，在一定程度上减轻了后定植的劣势。在毒力方面，连续定植增强了对 A549 肺泡上皮细胞的毒力，特别是在 1Ca2Pa 条件下。而且，后续定植的物种会消除白色念珠菌对铜绿假单胞菌 PAET1 对抗美罗培南的保护作用。
这些结果表明，如果不同菌株都存在类似现象，那么白色念珠菌在铜绿假单胞菌引起的肺部感染中并非只是 “旁观者”，而是扮演着积极的角色。在临床治疗方面，目前对于白色念珠菌和铜绿假单胞菌共感染的治疗存在诸多争议，而该研究提出 N - 乙酰半胱氨酸可作为治疗二者共感染的有效选择，为临床治疗提供了新的方向。同时，研究也指出，后续还需要进一步研究多个菌株，以及在动态模型和更长的生物膜生长周期下进行研究，以更深入地理解它们之间的相互作用，为开发更有效的治疗策略奠定基础。
