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金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是植入相关感染（IAIs）的主要致病菌，其生物膜形成能力与感染密切相关。研究人员对比了 Newman 和 Newman D2C 菌株体外和体内的生物膜形成能力，发现二者差异显著。该研究为深入理解菌株致病机制提供依据。
在医疗领域，植入式医疗器械的广泛应用给患者带来了新的希望，但也引发了一个棘手的问题 —— 植入相关感染（IAIs）。金黄色葡萄球菌（
Staphylococcus aureus）作为 IAIs 的主要 “肇事者”，它能在植入材料表面黏附并形成生物膜，这就像给细菌穿上了一层坚固的 “铠甲”，使得感染难以治疗。
目前，关于金黄色葡萄球菌的研究中，有两个菌株备受关注，即 Newman 和 Newman D2C 菌株。然而，这两个菌株在文献中常被混淆，而且它们在生物膜形成能力方面的差异尚不明确。为了揭开这些谜团，德国萨尔兰大学（Saarland University）的研究人员展开了一项深入研究。
这项研究意义重大，它有助于我们更准确地了解金黄色葡萄球菌的致病机制，为开发更有效的抗感染策略提供理论依据。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是全基因组测序，对菌株的基因组进行测序，分析其基因组成差异；二是 qRT-PCR（定量逆转录聚合酶链式反应），用于检测特定基因的转录水平；三是单分子力谱（SCFS），测定细菌细胞与表面的黏附力；四是建立异物相关小鼠感染模型，评估菌株在体内的生物膜形成能力。
研究结果
- 基因组组成差异：研究人员对在萨尔兰大学保存的 Newman HOM 和 Newman D2C HOM 菌株进行全基因组测序，发现它们与已发表的基因组序列存在一些单核苷酸多态性（SNPs）和基因改变。例如，Newman D2C HOM 菌株的agrA基因有一个 1510 核苷酸的 IS1181 插入序列，saeR基因存在突变，这些突变影响了相关双组份系统响应调节因子的活性，进而可能影响菌株的毒力因子合成。
- 生长行为差异：在分批培养实验中，研究人员发现 Newman D2C HOM 菌株在过夜培养后的光密度（OD600）值更高，在有氧条件下生长 2 小时后，其 OD600读数显著高于 Newman HOM 菌株，说明该菌株在这些条件下增殖更快。不过，在 6 小时和 8 小时时，Newman D2C HOM 菌株的菌落形成单位（CFU）/ml 速率反而更低，这可能是因为该菌株形成了更多或更大的微聚集体。经超声处理和荧光激活细胞分选（FACS）分析，证实了这一推测。
- 黏附能力差异：通过荧光标记定量黏附实验和单分子力谱技术，研究人员发现 Newman D2C HOM 菌株对聚苯乙烯和聚氨酯（PU）的黏附能力明显强于 Newman HOM 菌株。在聚苯乙烯和 PU 基聚氯乙烯（PVC）管材上，Newman D2C HOM 菌株的黏附力更高，但二者在回缩曲线特征和破裂长度方面没有显著差异，表明它们可能表达相似的黏附分子，但黏附因子的表达量存在差异。
- 生物膜形成能力差异
- 体外实验：在不同的体外实验条件下，如 96 孔聚苯乙烯微板、6 孔微板、含不同培养基（如 TSB - G、TSB - HBS、RPMI - 1640）的微板以及 PU 基导管管材实验中，Newman HOM 和 Newman D2C HOM 菌株的生物膜形成能力均表现出显著差异。例如，在 TSB - G 培养基中，SA113 菌株形成的生物膜最强，Newman D2C HOM 菌株次之，Newman HOM 菌株形成的生物膜较弱且易被冲洗掉。通过对生物膜的三维结构观察和胞外多糖（PIA）含量检测，进一步证实了这些差异。
- 体内实验：在小鼠异物相关感染模型中，虽然 Newman HOM 和 Newman D2C HOM 菌株在感染 10 天后，从导管管材上分离出的细菌数量相当，但它们在导管周围组织中的增殖能力和引起炎症的能力存在明显差异。这表明体外实验中观察到的生物膜形成能力差异在体内并不完全一致，可能受到宿主免疫反应和体内营养环境等因素的影响。
研究结论与讨论
综合上述研究结果，研究人员发现 Newman 和 Newman D2C 菌株在体外和体内的生物膜形成能力存在显著差异。体外实验中，二者在黏附、生物膜形成等方面表现不同；而在体内，尽管导管上的细菌载量相似，但在组织增殖和炎症反应方面有所不同。
这一研究结果对金黄色葡萄球菌感染的研究具有重要意义。一方面，它提醒研究人员在使用 Newman 和 Newman D2C 菌株进行研究时，要注意菌株之间的差异，避免因错误标注或忽视差异而导致研究结果的偏差。另一方面，研究结果也表明，体外微板实验的结果可能无法完全反映体内的真实情况，在研究金黄色葡萄球菌的致病机制和开发抗感染策略时，需要综合考虑体外和体内实验的结果。此外，该研究为进一步探究金黄色葡萄球菌生物膜形成的分子机制和开发针对性的治疗方法提供了重要的参考依据，有助于推动相关领域的研究进展，为解决植入相关感染问题带来新的思路和方法。
