Ετερογένεια μεμονωμένων κυττάρων του παθογόνου μικροοργανισμού Salmonella σε οριακές συνθήκες ανάπτυξης/επιβίωσης/αδρανοποίησης
Creators: name: Ακριτίδου, Θεοδώρα Χαράλαμπου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Σαλμονέλλα
Ετερογένεια
Μεμονωμένα κύτταρα
Salmonella
Heterogeneity
Single cells

description: Η συμπεριφορά μεμονωμένων κυττάρων έχει μελετηθεί, μέχρι στιγμής, υπό άριστες ή θανατηφόρες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ωστόσο, δεν υπάρχουν δεδομένα που να αφορούν στην συμπεριφορά των κυττάρων σε ενδιάμεσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η συμπεριφορά μεμονωμένων κυττάρων χαρακτηρίστηκε σε οριακές συνθήκες ανάπτυξης/επιβίωσης/θανάτου μέσω μικροσκοπίας time-lapse. H συμπεριφορά μεμονωμένων κυττάρων Salmonella enterica ser. Agona παρακολουθήθηκε παρουσία διαφόρων συγκεντρώσεων NaCl (3%, 4,5%, 5,7%, 7%) μέσω μικροσκοπίας αντίθετης φάσης time-lapse. Τα κύτταρα του παθογόνου επιστρώθηκαν σε στερεό εργαστηριακό υπόστρωμα, το οποίο περιείχε αυξημένες ποσότητες NaCl, και λήφθηκε μία αλληλουχία εικόνων του επιλεγμένου οπτικού πεδίου συναρτήσει του χρόνου, επιτρέποντας την παρακολούθηση της συμπεριφοράς των μεμονωμένων κυττάρων. Τα βίντεο έδειξαν μια άκρως ετερογενή συμπεριφορά, με κλάσματα του πληθυσμού των μεμονωμένων κυττάρων να διαιρούνται, να επιβιώνουν ή να πεθαίνουν υπό πανομοιότυπες συνθήκες περιβάλλοντος. Στα θρεπτικά υποστρώματα με αυξημένες συγκεντρώσεις NaCl, ο αριθμός των κυττάρων που είναι σε θέση να διαιρεθούν παρουσιάστηκε μειωμένος και ο μέσος χρόνος πρώτης διαίρεσης αυξήθηκε, υποδηλώνοντας μεταβλητότητα στα όρια ανάπτυξης των μεμονωμένων κυττάρων. Τα ληφθέντα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια στοχαστική προσέγγιση μοντελοποίησης, επιτρέποντας την πρόβλεψη της συμπεριφοράς μικρών πληθυσμών του παθογόνου υπό ενδιάμεσες περιβαλλοντικές συνθήκες, που συναντώνται συνήθως σε πραγματικά προϊόντα τροφίμων. Η ατομική συμπεριφορά των κυττάρων κάτω από οριακές συνθήκες εκδηλώνει σημαντική ετερογένεια, ενώ μεμονωμένα τα μεμονωμένα κύτταρα του πληθυσμού μπορούν να διαχωριστούν σε κλάσματα που αναπτύσσονται, επιβιώνουν και πεθαίνουν, κατά την ίδια στιγμή. Πέρα από το επιστημονικό ενδιαφέρον, τα δεδομένα που σχετίζονται με τη συμπεριφορά μεμονωμένων κυττάρων του παθογόνου σε οριακές συνθήκες ανάπτυξης/επιβίωσης/θανάτου έχουν μεγάλη σημασία, δεδομένου ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ακριβέστερο σχεδιασμό του προϊόντος και για τον αποτελεσματικότερο έλεγχο μιας διαδικασίας, καθώς επίσης και για τη βελτίωση της ακρίβειας στα μοντέλα εκτίμησης επικινδυνότητας.
description: Up to now, there are available studies describing individual cell behavior under optimal or lethal environmental conditions. However, data regarding the behavior of cells under intermediate environmental conditions are lacking. Individual cell behavior at the growth/no growth/death interface was characterized through time-lapse microscopy. Single cell behavior of Salmonella enterica ser. Agona in the presence of various NaCl concentrations (3%, 4.5%, 6%, 7%) was monitored by phase-contrast time-lapse microscopy. The cells of the pathogen were surface plated on a solid laboratory medium (containing increased amounts of NaCl) and a sequence of frames for a selected field of view with time was obtained, allowing monitoring the behavior of single cells. The videos showed a highly heterogeneous behavior with fractions of the population of individual cells dividing, surviving or dying under identical environmental conditions. With increasing NaCl concentrations, the number of cells able to divide decreased and the mean first division time increased, indicating variability in the growth limits of individual cells. The obtained data can be used in a stochastic modeling approach, allowing the prediction of the behavior of small populations of the pathogen under intermediate environmental conditions usually encountered in real food products. Individual cell behavior under boundary conditions manifests significant heterogeneity, while individual cells can be divided into a growing, surviving and dying fraction of the population at the same time. Beyond the scientific interest, data regarding the behavior of pathogen’s single cells at the growth/no growth/death interface are of great importance since it can be used for a more accurate product formulation and control of a process as well as for the improvement of the accuracy in risk assessment models.