微流控流动条件下 UFH 对角膜上皮细胞细菌黏附的差异化影响

《Journal of Applied Microbiology》：A microfluidic model of bacterial keratitis to quantify the efficacy of anti-infective compounds under flow

　　

摘要

研究目的

角膜细菌感染，也称为细菌性角膜炎，是导致失明的主要原因之一。角膜表面通过泪液的流动来抵御感染，泪液能够冲走潜在的病原体和碎屑。尽管目前已知液体流动会影响细菌和上皮细胞的行为，但大多数角膜感染模型都是基于静态条件的。在此，我们开发了一种微流控模型，能够在生理相关的流动条件下直接观察细菌与人类角膜上皮细胞（HCE2）之间的相互作用。

方法与结果

我们利用高分辨率显微镜和自动化图像分析技术，持续量化金黄色葡萄球菌（SH1000）和铜绿假单胞菌（PAO1）黏附到HCE2单层细胞上的速率。随后，我们使用该系统研究了未分馏肝素（UFH）预处理的效果，这种物质被认为具有抑制细菌黏附的作用。在传统的基于培养皿的实验方法中（该方法缺乏液体流动），HCE2单层细胞经UFH预处理后，两种细菌的黏附率均显著降低。而在我们的微流控模型中，我们发现UFH预处理同样显著降低了金黄色葡萄球菌的黏附率；然而令人意外的是，在存在液体流动的情况下，UFH预处理对铜绿假单胞菌对角膜细胞的黏附没有影响。

结论

我们的研究结果表明，在体外感染模型中引入液体流动可以在筛选潜在的抗黏附疗法时带来截然不同的结果。这些结论是利用两种广泛研究的模型菌株获得的，说明了微流控感染模型如何有助于深入理解液体流动对细菌性角膜炎的影响，并为新治疗方法的开发提供指导。