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细菌如何保护自己免受等离子体处理

等离子体是由能量泵送的气体产生的。今天,等离子体已经在临床应用中用于抵抗多重抗性病原体,例如用于治疗慢性伤口。“等离子体提供了复杂的成分混合物,其中许多成分本身就起到了消毒用。

RUB研究组织应用微生物学的负责人Julia Bandow教授解释道。紫外线辐射,电场,原子氧,超氧化物,一氧化氮,臭氧和激发的氧或氮同时影响病原体,产生相当大的压力。通常,病原体仅存活几秒或几分钟。

为了确定细菌是否可能产生抵抗等离子体作用的抵抗力,就像它们对抗生素一样,研究人员分析了模型细菌大肠杆菌(E. coli)的整个基因组,以确定现有的保护机制。“抗性意味着遗传改变导致生物体更好地适应某些环境条件。这种特性可以从一代传递到下一代,”Julia Bandow解释说。

突变体缺失单个基因

对于他们的研究,研究人员利用了所谓的大肠杆菌敲除菌株。这些是在其基因组中缺失一个特定基因的细菌,其含有大约4,000个基因。研究人员将每种突变体暴露于血浆中,并监测细胞在暴露后是否继续增殖。

“我们证明,87种敲除菌株对血浆处理的敏感性高于具有完整基因组的野生型,”Marco Krewing说。随后,研究人员分析了这87种菌株中缺失的基因,并确定大多数基因保护细菌免受过氧化氢,超氧化物和/或一氧化氮的影响。“这意味着这些血浆成分对细菌特别有效,”朱莉娅班多说。然而,它还意味着导致各基因产物的数量或活性增加的遗传变化更能够保护细菌免受等离子体处理的影响。

热休克蛋白可提高血浆抗性

研究小组与密歇根大学安娜堡分校Ursula Jakob教授领导的研究小组合作,证明情况确实如此:由hslO基因编码的热休克蛋白Hsp33可保护大肠杆菌暴露于氧化应激时聚集的蛋白质。“在等离子体处理过程中,这种蛋白质被激活并保护其他大肠杆菌蛋白质,从而保护细菌细胞,”Bandow指出。单独增加该蛋白质的体积导致血浆抗性略微增加。相当强的抗血浆性当几种保护性蛋白质的水平同时增加时,可以预期。

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