Reaktsiooni-difusiooni teooria selgitab krooniliste infektsioonidega seotud hüpoksiat ja heterogeenset kasvu mikroobsetes biokiledes | npj biokiled ja mikrobiomid

Reaktsiooni-difusiooni teooria selgitab krooniliste infektsioonidega seotud hüpoksiat ja heterogeenset kasvu mikroobsetes biokiledes | npj biokiled ja mikrobiomid

Anonim

Õppeained

  • Biokiled
  • Tervishoid

Abstraktne

Biokile nakatumise ja püsivuse aspektidest ülevaate saamiseks kasutati reaktsiooni-difusioonimudeleid, võrreldes matemaatilisi simulatsioone erinevate bakteriaalsete biokilede katseandmetega. Need võrdlused, mis hõlmasid kolme in vitro süsteemi ja ex vivo uuritud proovide kahte kliinilist uurimist, rõhutasid metaboolsete substraatide kontsentratsioonigradientide keskset tähtsust ja sellest tulenevat mikroorganismide füsioloogilist heterogeensust. Suhteliselt lihtsad ühemõõtmelised ja kahemõõtmelised (2D) mudelid hõivasid: (1) tsüstilise fibroosiga patsientide röga pseudomonas aeruginosa rakkudes mõõdetud spetsiifiliste kasvukiiruste eksperimentaalselt määratud jaotuse; (2) endokardiidi taimestikus kantud streptokoki biokile agregaatide suhtelise kasvukiiruse muster; (3) hapniku mittetäielik tungimine Pseudomonas aeruginosa biofilmi välisõhu ja ka puhta hapniku kokkupuute tingimustes; (4) anaboolse aktiivsuse lokaliseerimine voolurakus moodustatud P. aeruginosa rakuklastrite perifeerias ja selle mustri omistamine rauapiirangule; (5) Klebsiella pneumoniae biofilmi rakkude klastrite sisemuses muutuva rakutihedusega keerulises 2D-domeenis on väga madalad spetsiifilised kasvukiirused, nii väikesed kui 0, 025 h- 1 .

Sissejuhatus

Biokiledest põhjustatud krooniliste nakkuste loetelu kasvab pidevalt, nagu ka teadlikkus nende kurnavate nakkuste majanduslikust ja inimtegevusest. Reaktsiooni-difusiooniteooriat on edukalt rakendatud aastakümnete jooksul mikroskaalade keemiliste gradientide, ökoloogiliste nišide ja substraatvoogude mõistmiseks reoveepuhastuses ja keskkonna biokiledes. Selle teooria kohandamist meditsiiniliselt oluliste süsteemidega on palju vähem. Siin illustreeritakse selle mudeli klassi üldist kasulikkust, mis tuleneb kooskõlastatud Ficki difusiooni ja metaboolse reaktsiooni esimestest põhimõtetest, juhtumianalüüsidega, mis hõlmavad hapniku, glükoosi ja raua piiramist. Kasvavad rakud põhjustavad hüpoksia korduvaid teemasid, mikroobipopulatsiooni füsioloogilist heterogeensust ja antibiootikumi taluvust. Kokkuvõttes näitavad need näited, et reaktsiooni-difusiooniteooriat saab kasutada keemilise ja füsioloogilise heterogeensuse valgustamiseks, mis aitab tõenäoliselt kaasa biokile nakkuste patogeneesile ja püsivusele.

Biofilmide matemaatiline modelleerimine on aidanud nende agregeeritud mikroobikoosluste toimimisest paremini aru saada alates Enrique Lamotta 1976. aasta seemneartiklist. 1 Järgnevalt on avaldatud sadu biokilede modelleerimisdokumente, millest siinkohal tsiteerime vaid mõnesid olulisi näiteid. . 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Peaaegu kõik need uuringud olid ajendatud vee- ja reoveepuhastuse rakendustest. Need käsitlevad selliste süsteemide toimimist nagu trikitusfiltrid, anaeroobsed muda kääritused ja joogiveetorud.

Kuna teadlikkus biokile moodustumise rollist arvukate püsivate nakkuste korral laieneb, on 10, 11, 12, 13 olemas võimalus parandada arusaamist nakkuslike biokilede tekkest, aktiivsusest ja ökoloogiast, kohandades sama tüüpi matemaatilisi mudeleid mis on olnud tsiviilehituse rakendamisel nii edukad meditsiini kui ka hambaravi huvides. See võimalus jääb suhteliselt uurimata ja vähe arenenud. Meditsiinisüsteemides kasutatavate biokilede modelleerimise kohta on mõned teedrajavad näited. 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 Need mudelid on andnud olulise ülevaate sellistest teemadest nagu hambakaariese mehhanism, 15, 23 antibiootikumide läbitungimine biokiledesse, 14, 17 kvooruse tuvastamise indutseerimine biokihis 19 ja patogeense biokile probiootiline kontroll. 22

Käesolevas artiklis käsitletud töö eesmärk on näidata reaktsiooni-difusiooniteooria üldist rakendatavust meditsiiniliselt oluliste biokile probleemide korral. Keskendume eriti selle teoreetilise lähenemisviisi võimele ennustada metaboolsete substraatide kontsentratsiooni gradiente ja selle tagajärjel mikroobide kasvu mustreid, mis on ruumiliselt heterogeensed.

Tulemused

Juhtum 1 - hapniku ruumilise jaotuse prognoos biokihis ja kuidas see sõltub biokile pinnale kantava hapniku kontsentratsioonist

Kuna hapnik on halvasti lahustuv ja aeroobsed mikroorganismid hingavad seda kiiresti sisse, on hapniku kontsentratsiooni gradiendid biokilesüsteemide üldine omadus. P. aeruginosa lihtsas biokiles mõõdetud hapniku profiil kirjeldab kõverat, mille kuju sobib parabooli lahenduse abil nulljärjestuse reaktsiooni-difusiooniprobleemile mõistlikult hästi (joonis 1a). Selles näites annab Thiele'i mooduli väärtus ϕ o = 2, 82 andmete vastuvõetava kirjelduse (joonis 1b). Joonisel 1 kujutatud eksperimentaalsed mõõtmised pärinevad ühe koloonia biokilest, mis kõigepealt profileeriti õhus, siis ujutati puhta hapniku gaasiga ja profileeriti uuesti selles hapnikuga rikastatud keskkonnas. Mõõtmised viidi läbi biokile samas täpses tasapinnalises asukohas. Seega olid fikseeritud füüsikalised ( Lf , ρ , D e ) ja sisemised bioloogilised parameetrid ( μ o, Y xs ), mis moodustavad ϕ, identsed. Ainus erinevus õhu ja hapniku tingimuste vahel oli tingitud hapniku kontsentratsiooni muutusest piiril ( C o ). Seetõttu ennustame, et two o väärtuste suhe nende kahe juhtumi vahel peaks olema arvuliselt võrdne hapniku üldkontsentratsiooni suhte ruutjuurega (vt võrrandit (4)), mis on (28, 5 / 6) 1/2 või 2, 18 . Kahe sobitatud väärtuse ϕ o tegelik suhe oli 4, 78 / 2, 82 või 1, 70. Õhus ja hapnikus määratud Thiele'i moodulite väärtused olid statistiliselt olulised ( P <10 −4 ).

Image

Eksperimentaalsed ja teoreetilised hapniku kontsentratsiooni profiilid P. aeruginosa koloonia biokiles. a ) Teoreetilised kontsentratsiooniprofiilid (tahked kõverad) metaboolse substraadi korral, millel on nulljärjestuse reaktsiooni kineetika Thiele'i mooduli muutuvate väärtuste korral, ϕ . b ) Katselised hapniku kontsentratsiooni profiilid ühes P. aeruginosa koloonia biokiles, mis puutub kokku kas õhuga (hallid ringid) või hapnikuga rikastatud gaasi (avatud ringid). Tahke joon on teoreetilised kõverad, mis sobivad kahe andmekogumiga.

Täissuuruses pilt

Juhtum 2 - konkreetse filmi kasvukiiruse tõenäosusjaotuse arvutamine

Arvestades, et biokiledes on kasvu pidurdava substraadi kontsentratsiooni sadamakalded, muutuvad ka vastavad muutused lokaalses raku spetsiifilises kasvumääras. Esmajärgulise reaktsiooni kineetika korral põhjustab see ruumis toimuva kasvukiiruse varieerumist, mis on hõivatud joonisel 2a kujutatud jaotustega. Kui difusioon on vaid pisut piirav ( ϕ 1 = 0, 5), on kasvukiirus kiire ja lähedane kasvukiirusele, mida võiks eeldada substraadi suurema vedeliku kontsentratsiooni korral (~ 1 h −1 ). Kui difusioonipiirang suureneb ( ϕ 1 järk-järgult suurem), muutub jaotus laiemaks ja hõlmab madalamaid kasvumäära väärtusi.

Image

Bakterite kasvukiiruse prognoositav jaotus biokihis. a ) Tasapinnalise biokile kasvukiiruse jaotus, mida reguleerib esimese järgu reaktsioonikineetika Thiele'i mooduli muutuva väärtuse ϕ 1 muutmisel . ( b ) P. aeruginosa mõõdetud kasvu kiiruse jaotuse võrdlus kolme CF-ga patsiendi 25 kopsus (mustad ribad) kopsude prognoositud jaotusega ϕ 1 = 5 (hallid ribad).

Täissuuruses pilt

Kragh jt. 25 hiljuti teatasid P. aeruginosa spetsiifilise kasvukiiruse üherakulised mõõtmised kolme tsüstilise fibroosiga patsiendi rögas. Me ühendasime need 63 mõõtmist ja moodustasime neljapoolse jaotuse. Teoreetiline jaotus väärtusega ϕ 1 = 5 sobib selle katsetulemusega hästi (joonis 2b).

Juhtum 3 - kasvukiiruse gradiendi visualiseerimine ja kvantifitseerimine biokiles ning kasvu piirava substraadi identifitseerimine rauana

Üks võimalus anatoolse aktiivsuse gradientide visualiseerimiseks biokihis on indutseeritavat fluorestsentsvalku sisaldava bakteritüve kasutamine. Sellise eksperimendi aeglase mikroskoopia video järjestust saab vaadata lisafilmist S1. Selles katses kasvatati P. aeruginosa biofilmi, mis sisaldas isopropüültio-P-D-galaktosiidi indutseeritavat rohelist fluorestsentsvalku (GFP), 5 päeva indutseerija puudumisel. Biokile oli sel hetkel tume. Seejärel lisati söötmele katkematu pideva vooluga indutseeriv aine. Järgmise paari tunni jooksul arenes rakuklastris roheline värv, mis vastab GFP kohalikule ekspressioonile. Klastri perifeerias ekspresseeriti rohkem GFP kui klastri keskel. See gradient peegeldab bakterite suhtelist kasvukiirust klastri erinevates piirkondades.

Eespool kirjeldatuga sarnases eksperimendis kasvumustri kvantifitseerimise protsessi on illustreeritud joonisel 3. Ülekande režiimis kujutatud biokile klastri läbimõõt oli ~ 126 μm (joonis 3a). Pärast GFP esilekutsumist ja punase värvvärviga värvimist täheldati GFP ekspressiooni mustrit, mis sarnanes ülalkirjeldatule: kobar servade lähedal heleroheline roheline ja keskpunkti poole rohelisem tuhmim roheline (joonis 3b). Punane plekk näitab biomassi jaotumist metaboolsest aktiivsusest sõltumatult. Poolkerakujulises klastris reageeriva substraadi arvutatud kontsentratsiooniprofiilid (võrrand (18)) on toodud joonisel 3c Thiele'i mooduli mitme väärtuse ϕ 1 jaoks joonisel 3c. Pange tähele, et kuna kasvukiirus on sel juhul otseselt proportsionaalne substraadi kohaliku kontsentratsiooniga, siis eeldatakse, et joonisel 3c arvutatud ruumimudelid kehtivad nii mikroobidele iseloomuliku kasvukiiruse kui ka substraadi enda kontsentratsiooni suhtes. Rohelise fluorestsentsi intensiivsuse pildianalüüsi biokile klastris saab võrrelda teoreetiliste mustritega, nagu näiteks joonisel 3c, et saada Thiele'i mooduli kvantitatiivne hinnang. Sellise sobivuse näide on toodud joonisel 3d.

Image

Suhtelise kasvu kiiruse mustrid P. aeruginosa biokile ümarates klastrites. a ) Lahtri klastri edastuspilt. ( b ) GFP induktsiooni muster (roheline) ja biomassi vastuvärv (punane) samas rakuklastris. a ja b kujutati läbi klaasist kinnituspinna substraadi tasapinnal. Baaride mõõtmed on 50 mikronit. ( c ), substraadi teoreetilised kontsentratsiooniprofiilid poolkerakujulises klastris, mille suhtes kohaldatakse esimese järgu reaktsioonikineetikat Thiele'i mooduli muutuva väärtuse ϕ 1 muutmiseks . ( d ) Teoreetiline kõver ( ϕ 1 = 4, 5), mis on kohandatud eksperimentaalse GFP fluorestsentsi intensiivsusele, mis on saadud pildi analüüsil eksperimendist, nagu on näidatud punktis b . e ) Thieli moodul, mis on määratud katseandmetega sobivuse järgi, joonestatud klastri raadiuses (sümbolid). Sirge on väikseima ruutude regressioon, mille kalle on väärtus ( k 1 / D e ) 1/2 ; vaata võrrandit (17).

Täissuuruses pilt

Kui seda kujutise analüüsiprotsessi rakendati mitme eksperimendi korral mitmele biokile klastrile ( n = 22), määrati väärtuste vahemik ϕ 1 (joonis 3e). Eeldatav Thiele'i moodul suurenes lahtriklastri mõõdetud raadiusega (joonis 3e). See lineaarne sõltuvus eeldatakse Thiele'i mooduli määratlusest. Joonisel 3e esitatud andmetele kinnitatud joone kalle võimaldab juurdepääsu esimese järgu reaktsioonikiiruse koefitsiendi k 1 kvantitatiivsele hinnangule.

Selles arutelus pole seni käsitletud kasvu piirava substraadi identiteeti. Biokile aktiivsusgradiendi vaatlus ei anna tõepoolest iseenesest piirangu olemuse kohta aimugi. Kasvu piirava substraadi tõenäolisele identsusele pääseb juurde, kui võrrelda eksperimendist saadud k 1 väärtusi (st joonis 3e) ja arvutada a priori koostisosade parameetrite sõltumatute hinnangute põhjal. Need võrdlused on kokku võetud tabelis 1. Kõigis teoreetilistes hinnangutes kasutati bakterite kasvukiiruse sama väärtust puistevedeliku tingimustes ( μo ). Selle P. aeruginosa tüve kasvukiirus temperatuuril 23 ° C minimaalses kasutatud söötmes mõõdeti partiikultuuris 0, 16 h- 1 . Teoreetilistes hinnangutes kasutati sama kihi tiheduse väärtust biokihis ( ρ ) 10 4 mg l −1 . Saagiskoefitsiendid ( Y xs ) hinnati biomassi tüüpilise koostise ja mõõdetud väärtuste põhjal. 26 Piirava substraadi üldine vedeliku kontsentratsioon ( C o ) määrati keskkonnas süsiniku ja lämmastiku koostise ning hapniku lahustuvuse järgi vees tavalisel õhurõhul Bozemanis, Montana. Raua kontsentratsiooni hinnati raua (III) fosfaadi lahustuvuspiirina. 27 Biokile difusioonikoefitsiente hinnati mujal kirjeldatud viisil. 28, 29 Katseliste k 1 väärtuste ja arvutatud teoreetiliste väärtuste võrdlusel ilmneb süsiniku, lämmastiku ja hapniku erinevus kahes suurusjärgus või enam. Ainult raua jaoks on mõistlik kirjavahetus. Raud on seega sel juhul tõenäoline kasvu piirav substraat.

Täissuuruses tabel

Juhtum 4A - kasvumäära ruumilise variatsiooni arvutamine heterogeenses biokiles in vitro

Wentland jt. 30 teatas eksperimentaalse visualiseerimise kohta K. pneumoniae biokiles, mida kasvatati in vitro pideva vooluga reaktoris. See tulemus on esitatud joonisel 4a. Biokile varieerus paksuse ja lokaalse rakkude tiheduse poolest. Seal oli aktiivse kasvu riba (tähistatud oranži või punase värviga), mis jälgis biokile ja puistevedeliku liidest. Seal, kus biokile oli õhem ja vähem tihe, kasvas kogu biokile paksus kiiresti, nagu näitavad kuumemad värvid. Kui biokile oli kohati paksem, soovitas klastrite sisemus madalamat kasvukiirust, mida näitavad kollase ja rohelise jahedamad värvid.

Image

Spetsiifilise kasvukiiruse simuleeritud ruumimudelid 2D heterogeenses biokile struktuuris võrreldes in vitro tulemusega. a ) Akridiin apelsiniga värvitud külmutatud osa, millel on suhteliselt kiire (punane / oranž) ja aeglase (roheline / kollane) kasvuga piirkonnad (kordustrükk viite 30 loal). b ) Arvutatud glükoosikontsentratsioon (mg l −1 ) vedela suhkru üldkontsentratsiooni korral 30 mg l −1 . ( c - e ) prognoositav erikasvukiirus (h −1 ) vedeliku glükoosisisalduse kontsentratsiooni 10 mg l −1 korral, ( c ); 25 mg l -1, ( d ); ja 40 mg l-l, ( e ). Riba = 100 μm.

Täissuuruses pilt

Simuleerisime kasvu piirava substraadi, glükoosi, jaotust biokile kahemõõtmelises esituses, kasutades parameetrite väärtusi, mis on kokku võetud lisas tabelis S2. Prognoositava glükoosikontsentratsiooni näide on toodud joonisel 4b. See simulatsioon näitab, et kolme suurema biokile klastri korral on glükoosikontsentratsioon vähenenud. Kuna vedela vedeliku üldkontsentratsioon varieerus (see oli üks parameeter, mille kohta sõltumatu eksperimentaalne hinnang puudus), muutus biokile prognoositud kasvumäärade muster. Suhteliselt madala kontsentratsiooniga 10 mg l −1 korral olid ka biokile kasvukiirused suhteliselt aeglased, nagu näitab roheliste ja kollaste toonide ülekaal (joonis 4c). Suurima simuleeritud glükoosikontsentratsiooni (40 mg l −1) korral olid kasvukiirused suuremad ja ennustati, et suur osa biokilest kasvab kiiresti (joonis 4e). Kuna reaktoris tekkiv glükoosi kontsentratsioon oli 40 mg l- 1, moodustab see ülemise piiri tegelikule kontsentratsioonile, mida biokile koges. Simulatsioon vedela glükoosikontsentratsiooni korral 25 mg l −1 (joonis 4d) sarnaneb katseskeemiga (joonis 4a). Prognoositavad kasvukiirused, mis väljenduvad selge kihi ruumilise gradiendina biokiles, ulatuvad 0, 71 h −1 (84% maksimaalsest kasvukiirusest) kuni 0, 025 h −1 (3% maksimaalsest).

Juhtum 4B - kasvumäära ruumilise variatsiooni arvutamine heterogeenses biokiles ex vivo

Analüüsime siin endokardiidiga patsiendi südameklappide taimestikust taastunud fluorestsents- in situ hübridisatsiooni (FISH) abil produtseeritud nakkusliku biokile aktiivsuse mustrit (joonis 5a). Mikroorganismiks määrati Streptococcus equinus, kasutades 16S rRNA (ribosomaalne RNA) geeni järjestamist. Suhteline ribosoomi sisaldus, mis selgub hübridiseeritud FISH-sondi kogusega seotud fluorestsentssignaali intensiivsusest (punane värv), näitas lokaliseeritud aktiivsust, mis on seotud biokile vasaku ja ülemise piiriga. Bakterite kasvu ruumimudeleid selles struktuuris simuleeriti, kasutades parameetrite väärtusi, mis on kokku võetud lisas tabelis S3. Simulatsioonid, mis modelleerisid ainult glükoosi eraldamist ainult vasakpoolsest või ülaosast (vastavalt joonised 5b, c), ei suutnud saada täheldatud aktiivsuse mustri kvalitatiivselt täpset esitust. Pigem oli vaja modelleerida kasvu piirava toitaine, glükoosivarustuse eraldamine nii vasakult kui ka ülaosast (joonised 5d – f).

Image

Spetsiifilise kasvukiiruse simuleeritud ruumimudelid 2D heterogeenses biokile struktuuris võrreldes ex vivo tulemusega. a ) FISH-uuringuga inimese kliinilise endokardiidi proov, millel on suhteliselt kiire (punane), keskmise (magenta) või aeglase või üldse mitte aktiivsusega (sinine) rakud, mida näitab suhteline ribosoomi sisaldus. ( b - f ) Prognoositav erikasvukiirus (h −1 ) vedela suhkru glükoosikontsentratsiooni 100 mg l -1, ( b, c, e ) korral; 500 mg l -1, ( d ); ja 50 mg l- 1, ( f ). Glükoos saadi vasakpoolsest piirist ( b ), ülemisest piirist ( c ) või nii vasakult kui ka ülevalt ( d - f ).

Täissuuruses pilt

Glükoosikontsentratsiooni piiride seadmise lähtepunktiks oli glükoosikontsentratsioon inimese plasmas, ~ 900 mg l- 1 (viide 31). Kui eeldada agregaadi vasakpoolset ja ülaserva kõrgetel glükoosikontsentratsioonidel, ennustati kogu mikrokihis mikroobide kiiret kasvu (joonis 5d). Prognoositavad mustrid vastasid täheldatud mustrile alles siis, kui piiritingimuste kohaselt vähenes glükoosisisaldus kuni ~ 100 mg l −1 või vähem (joonised 5e ja f). See tulemus näitab, et see biokile täitematerjal sattus tõenäoliselt väiksemate toitainete kontsentratsioonide hulka, kui on plasmas, tõenäoliselt väliste massisiirdepiirangute tõttu.

Arutelu

Reaktsiooni-difusiooniteooriat saab kasutada selleks, et heita valgust keemilisele ja füsioloogilisele heterogeensusele, mis aitab tõenäoliselt kaasa biokile nakkuste patogeneesile ja püsivusele. Siin oleme analüüsinud elementaarseid probleeme, mis illustreerivad hüpoksia kalduvust biokile läheduses, mitmekesiste substraatide piiramist hapnikust glükoosist rauaks ja mikroobipopulatsiooni jagunenud kasvuseisundite tegelikkust, mis ulatub kiiresti kasvavast kuni uinunud.

Joonisel fig 1b toodud võrdlust võib pidada hüperbaarilise hapnikuravi potentsiaalide testiks hapniku läbitungimise parandamiseks biokile. Prognoositakse, et hapniku läbitungimissügavus suureneb rakendatud hapniku kontsentratsiooni ruutjuurena. Näiteks kahekordistab hapniku pinge neljakordistamine ainult hapniku läbitungimissügavust. See tulemus rõhutab hüperbaarilise hapnikuravi abil hapniku nakkuslikku biokile viimise tõhususe võimalikku piiramist. 32 Seda piirangut ei pruugi meditsiini valdkonnas laialdaselt tunnustada, ehkki substraadi läbitungimise sõltuvus kontsentratsioonist on biokile reoveepuhastusprotsessis teada juba aastakümneid. 33

Hüpoksia on korduv teema biokile infektsioonides. 34, 35, 36 See mõjutab paranemist, neutrofiilide oksüdatiivset purunemist ja bakteriaalse antibiootikumi taluvust. 37 Hüpoksia analüüsimisel on sobiv lähenemisviis reaktsiooni-difusioonimudelid, ehkki need peavad veresoonte hapniku transpordi ning peremeeskoe ja leukotsüütide hapnikutarbimise kaasamiseks minema kaugemale siin esitatud lihtsatest mudelitest.

Reaktsiooni-difusioonianalüüsist saadud kvantitatiivsed tulemused võimaldasid meil diagnoosida raua piiratuse näite (joonis 3). Meie teadmisel ei ole rauda varem biokile kasvu piiravaks substraadiks peetud. Raua piiramine on in vivo siiski üsna usutav, kus enamik rauda eraldatakse. 38 Selles katses kasutatud väga lihtne minimaalne sööde, erinevalt paljudest laboratoorsetest söötmetest, ei sisaldanud lisatud mikroelemente. Ainuke sisalduv raud, mis satub tõenäoliselt koostisesoolade saasteainena. Fosfaadi suhteliselt kõrge kontsentratsiooni tõttu oleks raud sadestunud raudfosfaadina. Suspensiooniks jäänud sadestunud raud pääseb planktonirakkudele, kuid biokile pääseb difusiooni teel rakuklastri sisemusse ainult lahustunud raud.

Meie arvutused näitavad, et mikroskaala bioloogilist heterogeensust spetsiifilises kasvukiiruses saab ennustada reaktsiooni ja difusiooni esimeste põhimõtete alusel (joonised 2, 4 ja 5). See heterogeensus on ilmne populatsiooni üksikute rakkude kasvukiiruse erinevuses (joonis 2) ja bakterite mitmerakuliste agregaatide ruumilistes mustrites (joonised 4 ja 5). Nendes kolmes näites - tsüstiline fibroosne röga, in vitro enterobakteriaalne biokile ja bakteriaalselt koloniseeritud endokardiidi taimestik - biokile ei sisalda mitte ainult bakterirakke, vaid ka rakke, mis kasvavad aeglaselt või üldse mitte. See tulemus võib aidata mõista antibiootikumi taluvust, mis tuleneb biokiledest, mis sisaldavad olulist osa mittekasvavatest bakteritest. 39

Täiendav teave

Wordi dokumendid

  1. 1

    Täiendav teave

Videod

  1. 1

    Täiendav film S1