基于oCelloScope监测酸适应沙门氏菌生长动力学
研究背景：本研究以肠炎沙门氏菌为对象，采用适应性实验室进化（ALE）手段，系统解析了该病原菌在持续性乙酸胁迫下的适应与演化规律。研究在低于最低抑菌浓度（sub-MIC）的乙酸条件下建立四条进化谱系（EL1–EL4）：EL1为不接触乙酸的对照谱系，EL2、EL3、EL4分别在26 mM、28 mM和30 mM乙酸中连续传代。实验以约10⁶ CFU/mL的接种量每日转接新鲜TSB培养液，37℃振荡培养，累计延续70天、跨越1000余个细菌世代，并每5天采用肉汤稀释法测定各谱系的乙酸MIC，同时以平板回收区分抑菌与杀菌效应。结果显示乙酸胁迫驱动了显著的表型分化：EL1的MIC在70天内稳定于27 mM，而EL2、EL3、EL4的MIC逐步攀升，其中适应浓度最高的EL4在第70天达到35 mM，抗性提升最为突出。
生长动力学（oCelloScope微生物动态监测系统测定）同样表明进化谱系的生长速率随胁迫强度与进化时间增加而提高，EL4在30 mM乙酸中达0.33 h⁻¹，明显高于无酸对照EL1的0.20 h⁻¹。更重要的是长期乙酸适应还带来了对人类临床抗生素的交叉耐药。环丙沙星对EL1的MIC始终为0.016 μg/mL，而EL4升至0.047 μg/mL，美罗培南等亦呈现MIC上升趋势。全基因组测序进一步揭示，各进化谱系在phoP、phoQ、fhuA等与毒力、致病性及胁迫应答相关的基因上出现错义单核苷酸多态性（SNPs），部分谱系还检出基因组片段缺失，提示这些遗传改变可能共同构成了酸适应的分子基础。该研究不仅证明沙门氏菌能够在亚抑菌浓度的有机酸环境中快速获得稳定抗性，也警示食品工业中依赖酸化、有机酸清洗等保鲜与消杀手段可能无意中选择出兼具更强环境耐受性与抗生素交叉耐药性的菌株，对食品安全风险评估与抗菌策略优化具有重要参考意义。
丹麦Biosense微生物生长动态监测系统的应用
在第2天和第70天结束时从EL中采集的细菌培养物用于在oCelloScope内生成生长曲线。对于野生型（WT）大肠杆菌，EL1和EL2以及细菌接种液，孔中还含有26 mM乙酸的TSB培养基。对于EL3和EL4，微孔板中的孔分别含有28 mM和30 mM乙酸的TSB。每种EL孔中添加的乙酸浓度比其最低抑菌浓度（MIC）低1 mM（即亚MIC乙酸）。将微孔板置于oCelloScope内24小时，以监测细菌生长进程。对每个进化谱系的三个重复样本均测定了其指数增长速率。使用UniExplorer软件（版本10.1）的背景校正吸收光谱（BCA）算法和BCA归一化算法，定量分析了细菌生长的动力学。
此外还利用oCelloScope监测了无乙酸胁迫条件下，在TSB培养基中野生型大肠杆菌及所有进化谱系的生长动力学。ocelloScope微生物动态监测系统基于背景校正吸收（BCA）原理，通过配套 UniExplorer 软件（v10.1）的 BCA 及 BCA 归一化算法，对微孔板中的细菌进行无标记、非破坏性的高通量连续成像分析，直接生成标准化生长曲线并精确计算每个谱系三个重复样的指数生长速率（h⁻¹），从而避免了传统终点法或人工频繁取样带来的扰动与误差。
oCelloScope 获得的生长动力学数据与 MIC 升高、phoP/phoQ/fhuA 等基因的 SNP 及基因组缺失等证据相互印证，共同构成了"沙门氏菌在乙酸胁迫下发生适应性进化"的完整证据链，直观揭示出长期亚抑菌酸暴露不仅增强了病原菌的耐受性（MIC 上升），更实质性提高了其在酸性环境中的实际生长与竞争能力，这对评估有机酸保鲜与清洁策略的食品安全风险具有直接警示意义。
实验结论
EL1在70天内对乙酸的最低抑菌浓度（MIC）保持恒定，为27 mM，而EL2、EL3和EL4的MIC则在70天内持续上升。 EL4适应了最高浓度的乙酸（30 mM），在整个研究过程中表现出对乙酸的MIC增幅最大，第70天时达到35 mM。进化后菌株的生长速率随时间增加，且取决于进化过程中所使用的乙酸浓度。与EL1相比，EL4在暴露于30 mM乙酸条件下，70天后的生长速率增长幅度最大，达到0.33（h⁻¹），而EL1在未接触乙酸的情况下，70天后的生长速率仅为0.2（h⁻¹）。长期暴露于乙酸导致人类抗生素如环丙沙星和美罗培南对大肠杆菌进化谱系的MIC升高。在EL1中，环丙沙星的MIC在70天内保持恒定，为0.016，而EL4的MIC则升至0.047。细菌全基因组测序显示，ELs在多个与大肠杆菌毒力和致病机制相关的基因中存在单核苷酸多态性。以及包括phoP、phoQ和fhuA在内的应激反应。我们还观察到某些ELs与野生型S. Enteritidis相比存在基因组缺失，这可能有助于细菌的酸性适应。
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