微生物学文献读书笔记

微生物学文献读后感

一、文章题目

A novel approach for assessing the susceptibility of Escherichia coli to antibiotics

（评估大肠杆菌对抗生素易感性的一种新方法）

二、文章概要

Escherichia coli CVCC249 在不同抗生素浓度下的动态增长过程的分析结果表明，不能获得理想的最终结果的原因是用AST法不能完全确定药物浓度和细菌数量之比以及药物浓度和作用时间的综合效应。基于一系列浓度梯度的庆大霉素处理一定时间细菌的增长过程的分析，以及根据向前差分法，一种AST新方法被提了出来。

三、研究背景

1、AST（药敏试验）是临床微生物学实验室最重要的任务之一，它通常定性在MIC（最低抑制浓度）和MBC（最低杀菌浓度），这是由不同的杀菌方法和纸片扩散确定的。从AST 获得的参数通常用来表明抗性反应或细菌对抗生素的敏感性，利用这些结果提供合理用药指导。

2、然而，由于AST的结果容易受到许多不确定因素的影响，使得耐药性和敏感性之间的断点变得相当难以区分。许多临床研究组织为AST的标准化方法作了巨大的努力。美国临床试验标准研究所1971年提出了CLSI的标准化方法，还有后来英国抗菌化疗协会提出BSAC 法，欧洲药敏测试委员会提出EUCAST法等。尽管标准在逐渐完善和提高，但前面的路还着实很远。

3、为了解决这个问题，该实验室设计了许多实验，改善AST方法。根据Fibonacci 序列分析，他们用细菌浊度的RC作为目标函数，提出了AST新方法。这个方法有望发展成为药效学的一种常用方法。

四、研究材料

1、从鸡中分离出来的致病性大肠杆菌E. coli CVCC249

2、标准质量控制菌株E. coli 25922

五、研究方法

1、用增长序列浊度的RC值描述抗生素的抑制率

细菌细胞分裂的发生是一个随机过程，在任何时候细胞分裂都会有一定的比例。一定程度上符合Fibonacci 序列。但是，浊度仅仅反映细胞的总数，不能区分分裂和休眠细胞，而一般把细胞分裂用于目标函数。一般情况下，休眠细胞可以通过浊度的净增加值予以消除。RC的“无药”起点和“有药”终点可用来确定药物的抑制率。

2、用CFU和浊度的方法测定细菌的生长情况

5L接种菌株E. coli CVCC249，于10L发酵罐，37°C条件下培养，采样时间间隔为1h。

3、用等高线图显示随着增长率的增加药物浓度和作用时间的效果

等高线图是非线性回归基础上的非建模分析方法，可用来进行两个变量间的复杂分析。半乳糖苷酶可用来反映浓度和作用时间对酶催化的综合效应。

4、用AUC描述“用药”和“不用药”条件下细菌的增殖

一个单点的吸收光谱曲线可以反映一个系统所有因素的影响，然而波长间隔可以在很大

程度上影响实验误差，而波长间隔越大，误差越小。因此，若用AUC法对最初和最终的波长下的吸光度进行积分，则得到的结果误差会较小。相比经典的吸光度方法，AUC法更准确，可用它来减少只选择单一波长为目标函数所造成的误差。

5、用Savitzky-Golay样条估计平滑观察值

RC对误差非常敏感，在某些情况下递归曲线反映会类似于瞬时生长速率的现象，干扰统计分析。为了消除干扰，应该把数据平滑一下。

六、研究结果

1、限制性培养条件下的细菌种群的RC分析

（1）相同的增长过程中，CFU方法获得的生长曲线显示出高斯分布，而浊度的生长曲线显示潜伏期时间不少于20小时的波兹曼分布。

（2）浊度和CFU方法得到的结果非常接近，RC振荡在0.95和1.2之间。可以预见，抗生素抑制下细菌的RC值将小于1.0。

（3）在浊度中RC净增加值可用于消除休眠细胞的影响，其结果CFU方法相当，但不受接种和不同生长时期影响。

2、净RC值估计庆大霉素对Escherichia coli CVCC249的抑制率

（1）即使接种量不同，RC值的动态变化仍然相似。

（2）当浊度的AUC用来进行定量表征，抑制动态过程与细胞的抑制常数1×107和3.5×105 CFU接种量有显著不同。但当RC曲线的AUC用于定量表征时，它们将彼此相同。这表明净RC是用来描述药物的效果，休眠细胞和接种量的影响相抵消。

（3）单因素分析得到的结果：药物的影响被局限在某一时刻单一的浓度的影响，不能显示浓度和时间的综合效应。

3、抗生素的浓度和作用时间对Escherichia coli CVCC249抑制率的综合效应

（1）当庆大霉素的浓度低于2.0μg/ mL 时，超过10小时没有抑制效果。然而，当浓度大于2.0μg/ mL时，抑制率随着浓度的增加而增加。若要获得60％的抑制率，需要超过4.0μg/ mL的浓度和超过20小时的作用时间。

（2）当接种量为3.5×105CFU时，庆大霉素浓度和作用时间对抑制率的影响是相同的。（3）一种药物对一种确定菌株的效果依靠作用时间或浓度，取决于这两个变量的综合影响。（4）高浓度庆大霉素抑制率的等高线图表示，为了获得100％的抑制效果，需要15μg/ mL 庆大霉素处理10小时。

（5）从药物浓度和作用时间的不同组合可以得到同一抑制率，而这不能由CLSI方法得到。小结：浊度的净增值用于消除休眠细胞的影响，然后用细菌浊度的净RC值变化表示抗生素对细菌的分裂的影响。最后，用等高线图显示药物浓度和作用时间的综合效应。

七、心得体会

1、科学是一个不断发展的过程。在这个过程中，有成功，有失败，有对前人假说的否定，也有对前人学说的验证，还有对已有技术的革新。这要求研究者有一定的独立思考能力和批判精神，敢于发现，敢于质疑，敢于探索，敢于将成果公诸于众。

2、我们做科研时要注意选题的重要性。重点选择人类目前急需解决的生产生活面临的难题。如这篇文章讲的是临床微生物学的一项研究，目的在于更好地提供抗生素的合理用药指南。而如何合理应用抗生素就是摆在当今人类面前的一大问题。

3、学科之间的交叉性。本文用数学分析的方法运用于细菌实验，将微生物学和数学很好地结合在了一起。因此，学会根据不同学科的内容和特点，选取研究方向，对研究大有裨益。这也是当代大学生应当培养的专业素质和能力。(By：南京农业大学生科102班郑焕明)