Zeitschrift für Bioäquivalenz und Bioverfügbarkeit

Abstrakt

Aufgrund des drastischen Rückgangs der optischen Dichte während der stationären Phase ist Bacillus subtilis NRS-762 nicht als Modellorganismus für Studien zur mikrobiellen Überlebensfähigkeit geeignet

Wenfa NG

Das Überleben von Mikroben auf verschiedenen Oberflächen und in verschiedenen Lebensräumen ist eine wichtige Frage für die Grundlagenforschung sowie für das Gesundheitswesen, die Wasseraufbereitung und -verteilung, die Ökologie und die Suche nach Leben auf anderen Planetenkörpern. Zu diesem Zweck werden verschiedene Modellorganismen verwendet, von denen bekannt ist, dass sie gegenüber einer Reihe von Umweltstressoren widerstandsfähig sind, um die Mechanismen zu verstehen, die dem Überleben in extremen Umgebungen oder Bedingungen zugrunde liegen, die denen der untersuchten Lebensräume nachahmen. Beobachtungen eines drastischen Rückgangs der optischen Dichte von Bacillus subtilis NRS-762 (ATCC 8473) in LB Lennox und Tryptic Soy Broth (TSB) bei Temperaturen von 25 °C, 30 °C und 37 °C, nachdem die aerobe Schüttelkolbenkultur in der stationären Phase die maximale Zelldichte erreicht hatte, deuteten auf eine mögliche Zelllyse als Mechanismus des Zelltods hin. Insbesondere sank die optische Dichte des Bakteriums von 5,4 22,5 Stunden nach der Inokulation in LB-Lennox-Medium auf 2,5 nach 38 Stunden Kultur bei 25 °C und 250 U/min Rotationsschütteln. Ebenso sank die optische Dichte von B. subtilis NRS-762 rapide von 6,4 nach 33 Stunden Kultur auf 1,8 51 Stunden nach der Inokulation bei 37 °C in TSB. Dies steht in krassem Gegensatz zum aeroben Wachstum von Escherichia coli DH5α (ATCC 53868) in LB-Lennox-Medium bei 37 °C und 230 U/min Rotationsschütteln, bei dem die optische Dichte während der stationären Phase stabil blieb. Noch wichtiger ist, dass Beobachtungen der B. subtilis NRS-762-Kultur nach der Autoklavendekontamination einen Mangel an Zelltrümmern offenbarten; dies deutet auf eine massive Zelllyse hin, die zum Zusammenbruch der Population führte. Obwohl bekannt ist, dass B. subtilis bei Nährstoffmangel verschiedene zelluläre Differenzierungsprogramme durchläuft, deutete das völlige Fehlen von Zelltrümmern, die sich nach der Autoklavendekontamination normalerweise am Boden des Schüttelkolbens absetzen, auf Kannibalismus oder durch Prophagen induzierte Zelllyse als Hauptursache für den beobachteten drastischen Rückgang der optischen Dichte der Kultur hin. Eine durch Prophagen induzierte Zelllyse kann jedoch ausgeschlossen werden, da diese kurz nach dem Eintritt in die stationäre Phase zu einem raschen Zusammenbruch der gesamten Zellpopulation geführt hätte, außer während des Wachstums von B. subtilis NRS-762 bei 37 °C, wo ein temperaturempfindlicher Sensor den Eintritt der Prophagen in das Lyseprogramm aktiviert haben könnte. Daher führte Kannibalismus, bei dem eine Subpopulation von B. subtilis NRS-762-Zellen Zelllysefaktoren absondert, gegen die andere B. subtilis NRS-762-Zellen nicht resistent sind, wahrscheinlich zu einer massiven Zelllyse, bei der Zellinhalte freigesetzt wurden, die als Nährstoffe für die überlebende Population dienten. Insgesamt betrachtet hat B. subtilisNRS-762 ist nicht als Modellorganismus für Studien zur mikrobiellen Überlebensfähigkeit geeignet, da es die Tendenz zur Differenzierung in das Kannibalismus-Programm aufweist, was zum Absterben eines erheblichen Teils der Zellen bei Nährstoffmangel führen würde und Experimente zur Erforschung der Überlebensfähigkeit des Bakteriums unter verschiedenen Umweltbedingungen beeinträchtigen würde.