基于Biosense实时监测的巴尔通体液体培养条件优化与生长动力学分析
摘要:【目的】应用一种昆虫细胞培养基作为基础成分培养巴尔通体(Bartonella species),建立一种操作方便、高效稳定的巴尔通体液体培养方法。【方法】昆虫细胞培养基中添加10%胎牛血清,以此为基础培养液分别添加蔗糖和谷氨酰胺,比较这两种成分对汉赛巴尔通体(B. henselae)和五日热巴尔通体(B. quintana)生长的影响并观察其他10种巴尔通体在简化后的培养液中的生长特性。采用丹麦Biosense微生物生长动态监测系统实时监测细菌培养液在600 nm波长下的光密度(OD₆₀₀),自动记录生长曲线。【结果】添加蔗糖和谷氨酰胺不会明显促进巴尔通体的生长,10种巴尔通体在简化后的培养液中均生长良好。不同种巴尔通体生长曲线不同,汉赛巴尔通体和五日热巴尔通体的世代时间分别为5.2 h和4.3 h,生长速度快于固体培养。【结论】以昆虫细胞培养基作为基础成分的培养液适于巴尔通体液体培养,特别是对一些更难培养的巴尔通体提供了一种较好的培养方法。
巴尔通体(Bartonella species)是营养要求苛刻、兼性细胞内寄生的革兰氏阴性需氧杆菌,主要寄生在动物宿主和人的血管内皮细胞和红细胞内,能够引起人类猫抓病(汉赛巴尔通体 B. henselae 和克氏巴尔通体 B. clarridgeiae)、战壕热(五日热巴尔通体 B. quintana)、心内膜炎(汉赛巴尔通体、五日热巴尔通体、伊丽莎白巴尔通体 B. elizabethae、克勒巴尔通体 B. koehlerae、文森巴尔通体博格霍夫亚种 B. vinsonii subsp. berkhoffii 等)、卡瑞恩病(杆菌样巴尔通体 B. bacilliformis)和其他系统性病变等。巴尔通体体外培养生长缓慢,常规的固体培养必需添加动物全血才能生长,原代培养通常需要5–30 d。与传统的固体培养方法相比,液体培养方法无需添加动物全血,使用方便、快捷。从生物学角度考虑,液体培养环境更接近于巴尔通体在宿主体内的生境,因此,建立稳定的液体培养方法,对于研究其代谢机制、致病机制、对药物的敏感性及耐药机制等方面非常重要。本研究选择一种昆虫细胞培养基(Schneider's insect medium, SIM),观察添加蔗糖和谷氨酰胺是否能够促进巴尔通体生长,以简化巴尔通体液体培养,并测定不同种巴尔通体的生长曲线,进一步掌握巴尔通体的生长规律。
1 材料与方法
1.1 主要试剂
昆虫细胞培养基SIM,Sigma,美国;标准胎牛血清(FCS),天津市灏洋生物制品科技有限责任公司;蔗糖,北京化工厂;谷氨酰胺,AMRESCO,美国;胰酶大豆肉汤(TSB)和胰酶大豆琼脂培养基(TSA),BD,美国。
1.2 主要仪器
371型CO₂培养箱,Thermo Scientific,美国;脱色摇床,TECHNE,英国;丹麦Biosense微生物生长动态监测系统(用于实时OD₆₀₀监测);5804R台式高速冷冻离心机,Sigma,美国。
1.3 实验菌株
特利波契巴尔通体(B. tribocorum)由巴塞尔大学Christoph Dehio教授惠赠,其他巴尔通体标准菌株均来源于美国标准生物品收藏中心ATCC(表1)。
1.4 常规培养
应用含5%羊血的TSA复苏培养巴尔通体菌株,培养条件为5% CO₂、潮湿环境中35 °C培养4–6 d。Bb培养温度为28 °C和35 °C。
1.5 液体培养
1.5.1 培养液制备
参照文献,基础成分为SIM和10%胎牛血清,谷氨酰胺和蔗糖为添加成分。应用灭菌超纯水配制谷氨酰胺和蔗糖溶液,0.22 μm滤器过滤除菌后加入培养液,终浓度分别为2 mmol/L和5%(W/V),混匀后吸取0.1 mL培养液涂布于TSA平板上培养检测是否污染。
1.5.2 培养方法
将培养第4–6天的菌体接种于上述液体培养基混匀,取OD值为0.4–0.5的菌液0.2 mL加入到装有19.8 mL培养液的75 cm²细胞培养瓶中,混匀后立即转移至Biosense专用培养管(或微孔板)中,每管分装2 mL,设置3个平行。将培养管放入Biosense监测系统中,置于5% CO₂培养箱内,35 °C振荡培养(30 r/min)9 d。Bb培养温度为28 °C和35 °C。系统每30 min自动测定OD₆₀₀并记录数据。
1.5.3 生长曲线测定
(1)OD值测定:采用丹麦Biosense微生物生长动态监测系统实时监测培养液在600 nm波长下的光密度,自动采集数据,以同样培养条件下未加细菌的培养液作为空白对照,系统自动扣除背景并绘制生长曲线。
(2)细菌生长量(CFU)测定:接种培养后每天定时从Biosense培养管中无菌取出10 μL培养液,加入90 μL TSB中做梯度稀释(10⁻¹–10⁻¹⁰),每个稀释度取10 μL接种到TSA平板上3份,置于35 °C、5% CO₂培养箱中培养,计数菌落生长的平均数。该数据用于验证OD值与活菌数的对应关系。
1.5.4 菌体湿重测定
2655 g离心10 min收集菌体,PBS洗3次后离心称重。
1.5.5 世代时间计算
依据公式 G = (t₂ − t₁) / [(log W₁ − log W₂) / lg 2] 计算巴尔通体的世代时间,公式中 G 为世代时间(Generation time),t₁ 和 t₂ 为所取对数期两点的时间;W₁ 和 W₂ 分别为相应时间测得的细胞浓度(CFU/mL)。
1.6 统计学方法
采用SPSS 13.0软件进行统计学分析,计量数据之间的差异比较采用t检验和方差分析,P < 0.05为差异有统计学意义。
表1 实验菌株
| 菌株名称 Species | 缩写 Abbreviation | 菌株名称 Strain name | 菌种编号(来源) Collection No. (Source) | 分离地 Geographic origin | 宿主 Primary reservoir |
|---|---|---|---|---|---|
| 汉赛巴尔通体 B. henselae | Bh | Houston-1 | ATCC 49882(人) | 美国德克萨斯州 | 猫 |
| 五日热巴尔通体 B. quintana | Bq | Fuller | VR-358(人) | 前南斯拉夫 | 人 |
| 克氏巴尔通体 B. clarridgeiae | Bc | Houston-2 cat | 51734(猫) | 美国德克萨斯州 | 猫 |
| 克勒巴尔通体 B. koehlerae | Bk | C-29 | 700693(猫) | 美国加利福尼亚 | 猫 |
| 杆菌样巴尔通体 B. bacilliformis | Bb | KC583 | 35685(人) | 秘鲁 | 人 |
| 文森巴尔通体博格霍夫亚种 B. vinsonii subsp. berkhoffii | Bvb | NCSU 93-CO1 | 51672TM(犬) | 美国北卡罗来纳州 | 犬 |
| 文森巴尔通体阿鲁潘亚种 B. vinsonii subsp. arupensis | Bva | OK 94-513 | 700727(人) | 美国怀俄明州 | 鼠 |
| 文森巴尔通体文森亚种 B. vinsonii subsp. vinsonii | Bvv | Baker | VR-152(鼠) | 加拿大魁北克 | 鼠 |
| 伊丽莎白巴尔通体 B. elizabethae | Be | F9251 | 49927(人) | 美国马萨诸塞州 | 鼠 |
| 格拉汉姆巴尔通体 B. grahamii | Bg | NCTC 12860 | 700132(鼠) | 英国 | 鼠 |
| 道志巴尔通体 B. doshiae | Bd | NCTC 12862 | 700133(鼠) | 英国 | 鼠 |
| 特利波契巴尔通体 B. tribocorum | Bt | IBS 506 | CIP 105476(鼠) | 法国 | 鼠 |
(图注:培养液为含10% FCS昆虫细胞培养基;+Gln和−Gln分别表示添加和不添加谷氨酰胺;曲线由Biosense系统实时监测获得,每30 min记录一点。)
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