Candida albicans impacts carbohydrate metabolism of Enterococcus faecalis in interkingdom biofilms
白色念珠菌影响界间生物膜中粪肠球菌的碳水化合物代谢
来源：Journal of Oral Microbiology 2025, Volume 17, Article number 2492194
《口腔微生物学杂志》，2025年，第17卷，文章编号2492194
摘要
本研究探究粪肠球菌与白色念珠菌共培养形成双菌种生物膜时，粪肠球菌的转录与生理响应。构建48小时单种与双种生物膜，检测生物膜量、菌落数、结构，开展转录组测序、甘露糖-PTS活性与甘油定量分析。结果显示双种生物膜中有149个粪肠球菌基因差异表达，甘露糖-PTS与甘油代谢基因显著上调，甘露糖-PTS活性明显升高。以甘露糖为唯一碳源可增加共培养中粪肠球菌菌落数、降低白色念珠菌菌落数，葡萄糖无此作用。白色念珠菌作为甘油净生产者，使共培养体系甘油浓度升高，进而上调粪肠球菌甘油代谢基因。表明白色念珠菌可改变粪肠球菌基因表达与代谢，存在代谢串扰并影响致病性与口腔感染进程。
关键词
白色念珠菌；粪肠球菌；界间生物膜；碳水化合物代谢；甘露糖-PTS；甘油代谢；转录组；根管感染
研究目的
揭示白色念珠菌在双菌种界间生物膜中对粪肠球菌基因表达与碳水化合物代谢的调控作用与分子机制。
研究思路
构建粪肠球菌单种、粪肠球菌+白色念珠菌双种生物膜；检测生物膜生物量、活菌数、结构形态；进行转录组测序筛选差异表达基因；验证甘露糖-PTS活性与甘油浓度变化；分析不同碳源对共培养生长的影响；结合突变株验证关键基因功能。
研究亮点
1 首次从转录组与生理层面揭示白色念珠菌重塑粪肠球菌碳水化合物代谢网络。
2 证实白色念珠菌通过碳源竞争与甘油供给，激活粪肠球菌甘露糖-PTS与甘油代谢通路。
3 发现甘露糖可选择性促进粪肠球菌生长、抑制白色念珠菌，存在碳源依赖性互作。
4 阐明界间代谢串扰为根管混合感染持续存在提供代谢基础。
可延伸的方向
1 解析白色念珠菌释放甘露寡糖/甘露糖的分子机制。
2 探究代谢重编程对粪肠球菌耐药性、耐碱性的影响。
3 拓展至根管多菌种、多真菌复合生物膜代谢互作研究。
4 开发靶向甘露糖-PTS或甘油代谢的抗混合感染策略。
5 开展动物模型验证界间代谢串扰对根尖周病变的影响。
测量的数据及研究意义
1 生物膜结晶紫定量与CFU数据（图4），显示共培养不改变总生物量但影响菌种比例。
2 共聚焦激光扫描显微镜结构数据，观察双菌种生物膜空间分布与形态。
3 转录组差异表达基因数据（图1、表3），鉴定149个差异基因，富集糖代谢与甘油代谢通路。
4 培养基葡萄糖、甘油、pH数据（图2），表明白色念珠菌消耗葡萄糖并产生甘油。
5 甘露糖-PTS、葡萄糖-PTS、果糖-PTS活性数据（图3），证实共培养特异性激活甘露糖-PTS。
6 粪肠球菌野生株与manX突变株生长曲线数据（图3），明确manX为甘露糖利用关键基因。
结论
1 白色念珠菌在界间生物膜中显著改变粪肠球菌全局基因表达，重编程碳水化合物代谢。
2 共培养显著上调粪肠球菌甘露糖-PTS操纵子与甘油代谢基因，并提高甘露糖-PTS酶活性。
3 白色念珠菌作为净甘油生产者，为粪肠球菌提供替代碳源，增强代谢适应性。
4 甘露糖可选择性促进粪肠球菌生长、抑制白色念珠菌，存在碳源依赖性竞争与互作。
5 界间代谢串扰可能提升粪肠球菌在根管环境的存活与致病能力。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长分析仪对粪肠球菌野生株与manX、manY、manY2突变株进行24小时连续OD600监测，每30分钟自动读数，获得精确生长动力学曲线；精准量化不同菌株以葡萄糖、甘露糖、果糖为唯一碳源时的生长速率与最终生物量，明确manX操纵子对甘露糖利用的特异性作用，排除人为操作误差，为基因功能验证与碳源利用表型提供标准化、高重复性的核心定量数据。