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导尿管相关尿路感染（CAUTIs）是全球最常见的医疗相关感染，然而，在生理学相关条件下，调控留置导尿管上多菌种生物被膜群落的生态动力学机制仍知之甚少。既往大多数研究采用静态体外模型，未能反映尿液持续流动以及亚抑菌浓度（sub-MIC）抗生素梯度的影响。我们利用硅胶包被乳胶导尿管片段、体积输注泵和 ibidi μ-Slide VI 0.4 微流控小室，研究了持续流动以及环丙沙星和庆大霉素亚抑菌浓度如何重塑铜绿假单胞菌（Pa）、肺炎克雷伯菌（Kp）和粪肠球菌（Ef）在单菌和多菌生物被膜中的菌落形成单位（CFU）动力学，包括附着生物被膜部分与脱散流出液部分，以及物种优势格局。在无抗生素条件下，Pa 在静态条件下主导了两种双菌共培养体系（Pa+Kp、Pa+Ef），但在流动条件下，这种优势在 Pa+Ef 配对中未能维持，此时 Ef 的相对丰度上升至 62.5%。在流动条件下，亚抑菌浓度环丙沙星促进了 Kp 的脱散（脱散细胞部分中过滤组 +15.87 log? 倍变化）、通过 Ef 共占位促进 Pa 的协同恢复，并导致三菌群落中 Ef 的显著优势地位（相对丰度 64.71%）。Ef 在静态条件下于亚抑菌浓度庆大霉素作用下表现出增强生长，但该现象在流动条件下消失。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）成像显示，在流动条件下，环丙沙星可诱导 Kp 丝状化，而 Ef 微菌落定位于这些丝状结构的末端——这是一种新颖的结构性相互作用，为这一革兰阳性共生伙伴提供了空间支架。上述发现表明，持续流动与抗生素类别共同决定了多菌种优势结局，而这种效应在静态实验中是无法观察到的；这为解释 Ef 在成熟 CAUTI 生物被膜中的持续存在提供了依据，并凸显了流动作为感染发病机制中核心生态变量的重要性。
导尿管相关尿路感染（CAUTIs）是全球最常见的医疗相关感染，然而，在生理学相关条件下，调控留置导尿管上多菌种生物被膜群落的生态动力学机制仍知之甚少。既往大多数研究采用静态体外模型，未能反映持续尿流以及亚抑菌浓度（sub-MIC）抗生素梯度的影响。我们采用硅胶包被乳胶导尿管节段、容量输注泵和 ibidi μ-slide VI 0.4 微流控腔室，研究了持续流动以及环丙沙星和庆大霉素的亚抑菌浓度如何重塑铜绿假单胞菌（Pa）、肺炎克雷伯菌（Kp）和粪肠球菌（Ef）单菌及多菌生物被膜中，附着生物被膜部分与分散流出液部分的菌落形成单位（CFU）动态，以及物种优势格局。
在无抗生素条件下，Pa 在静态条件下主导了两种双菌共培养体系（Pa+Kp、Pa+Ef），但在流动条件下，这种优势在 Pa+Ef 组合中未能维持，其中 Ef 的相对丰度上升至 62.5%。在流动条件下，亚抑菌浓度环丙沙星促进了 Kp 的分散（分散细胞部分中过滤后样本的对数倍数变化为 +15.87），通过与 Ef 的共占位促进了 Pa 的协同恢复，并导致三菌群落中 Ef 出现显著优势（相对丰度为 64.71%）。Ef 在静态条件下于亚抑菌浓度庆大霉素作用下表现出增强生长，但这种现象在流动条件下消失。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）成像显示，在流动条件下，环丙沙星可诱导 Kp 丝状化，而 Ef 微菌落定位于这些丝状结构的末端——这是一种新颖的结构性相互作用，为该革兰阳性伙伴提供了空间支架。
这些发现表明，持续流动与抗生素类别共同决定了多菌种群落优势结局，而这一点在静态实验中无法观察到；这些结果阐明了 Ef 在成熟 CAUTI 生物被膜中的持续存在机制，并凸显了流动作为感染发病机制中核心生态变量的重要性。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.18.745464v1?rss=1
🏷️ 多菌种生物被膜 导尿管相关尿路感染 微流控流动模型 亚抑菌浓度抗生素 菌群优势转移 菌落形成单位动态