细菌生物膜在临床中的研究进展

1、细菌生物膜在临床中的研究进展【摘要】细菌生物膜是细菌在生长进程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质（要紧为胞外多糖）等所组成的膜样多细菌复合体。生物膜是细菌适应生存环境而形成的与游走态细胞相对应的存在形式，它具有很强的抗击机体免疫和抗生素的能力,在临床上形成难治性感染。结合最近几年来的研究功效，介绍了生物膜的形成、基因调控、检测，讨论了其致病和耐药的机制和防治等方面的问题。【关键词】细菌生物膜；慢性感染；综述在临床上咱们常发觉一些患者，尤其是一些慢性病（如心内膜炎、尿路感染、慢性阻塞性肺部疾病等）及一些体内留置医治装置的患者，细菌感染后很难肃除，即便实验室分离出致病菌，并

2、找到灵敏的抗生素应用于医治仍起不到应有的疗效，经连年研究发觉，这很多是由细菌生物膜（bacterialbiofilm,BBF）引发的。生物膜普遍的存在于含水和潮湿的各类表面上，包括自来水管道、下水道、热互换系统乃至病理状态下的人体等，侵蚀工业管道，污染与人类生活相关的设施，造成专门大的经济损失，也是医学感染的重要本源，据估量，大约65%的人类细菌性感染与BBF有关。因此，对BBF的研究日趋受到人们的关注，在此咱们就医学领域对BBF的研究进展综述如下。1细菌生物膜细菌生物膜的概念细菌生物膜是指细菌在生长进程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质(要紧为胞外多糖)等所组成的膜样

3、多细菌复合体。细菌生物膜是细菌为适应自然环境而形成的特殊存在形式，它是与游走细胞相对应的存在形式，绝大多数细菌在进化进程中慢慢形成了精细的粘附机制，分泌基质并彼此粘连形成膜状物附着于病灶表面，从而形成生物膜的复杂集体，并借信号分子彼此交流以和谐他们的行为，其生化组成为藻酸盐多糖和蛋白复合物，其大体结构由蘑菇样或柱样亚单位组成，亚单位分为头部、颈部、根部三部份，各部份之间形成水通道，完成各类运输功能，维持膜内细菌生存需要。1.2细菌生物膜的形成自然界中，细菌生物膜可由单一菌种形成，也可由多菌种一起形成，只要条件适宜，任何细菌都可形成生物膜。不同菌种形成生物膜的能力不同，人体内一些条件致病菌，如铜

4、绿假单胞菌、表皮葡萄球菌、大肠埃希氏菌等更易形成生物膜。生物膜的形成进程大致分为以下几个时期，粘附：浮游细菌同意环境信号通过自身的结构如鞭毛、纤毛等与周围组织或材料表而发生特异性结合，粘附其上；生长：细菌生长、割裂、繁衍，其他游走性细菌继续附着，同时细菌分泌胞外多糖(EPS),形成微菌落；成熟：多个微菌落相互融合继续进展，形成彼此之间有液体通道相连的成熟的细菌生物膜；播散：成熟生物膜部份脱落或释放浮游细菌，这些浮游菌遇适宜表面继续附着、进展、成熟，形成周而复始，因此生物膜的形成是一个动态进程。1. 3细菌生物膜的信息传递和基因调控在生物膜内，细菌之间通过信号传递分子实现信息传递。国外学者研究证

5、明，BBF成熟进程中，细菌的密度感应系统1(quorumsensingsystem)发挥着重要作用。如铜绿假单胞菌有LasR-LasI及RhlR-Rhll信号系统，LasI基因产物调剂胞外信号物质3-氧十二酰-L-高丝氨酸内酯(30C12-HSL)的合成，细菌繁衍达到必然量，此物质便积存到阈值，即可启动LasR基因，该基因的产物反过来增进LasI基因表达30cl2-HSL。假设此系统被破坏，那么不能形成成熟生物膜，Rhll产物诱导产生胞外信号N-丁酰-L-同型丝氨酸内酯，而此胞外信号在RhlR基因产物激活毒性基因、RpoS基因的表达进程中是必需的10。革兰阴性细菌的密度感应系统大多是通过酰化高

6、丝氨酸内酯(AHL)这一信号分子的浓度来调剂群体的行为，它与细菌密度正相关，当达到阈值时可与一种转录激活子结合激活形成复合物诱导靶基因的表达。细菌密度感应系统是细菌通过监测其群体的细胞密度来调剂其特定的基因表达，以保证BBF中营养物质的运输和废物的排出，幸免细菌过度生长而造成空间和营养物质缺乏，使单个浮游的单核细胞统一步伐，像多细胞的真核细胞有机体那样有组织的一起对外界环境的刺激做出反映，增强了细菌群体的生存能力。环境因子亦能调剂生物膜的形成。如表皮葡萄球菌的形成受环境中高渗(NaCl)或乙醇的阻碍6,NaCl通过RsbU蛋白激活SigB,SigB进而激活icaADBC转录而增进生物膜形成。乙

7、醇与其不同，乙醇抑制icaR(icaADBC的阻遏蛋白)转录致使icaADBC转录增加增进生物膜形成。icaADBC操纵多糖胞间粘附素(PIA)的形成，PIA是生物膜形成必需的。细菌生物膜中的细菌基因表达异于一样浮游菌，不同部份大约占到1%,如铜绿假单胞菌中一种噬菌体的基因高度表达，推测这种基因具有编码细菌毒素蛋白的功能。生物膜中另一种基因ropS表达被抑制，推测其阻碍膜的生态结构及对抗生素的灵敏性2细菌生物膜的致病耐药机制2. 1对抗机体免疫生物膜对抗机体免疫的方式多样：不断释放抗原诱导产生特异性抗体，但胞外基质起着将细菌与机体免疫系统隔离开来的物理屏障作用，使特异性抗体、致敏性T细胞、吞噬

8、细胞、自然杀伤细胞和溶菌酶等对细菌的免疫解决难以奏效，形成的免疫复合物诱导的炎症反映反而引发周围组织的损伤2,3；细菌生物膜产生的粘液多糖、藻酸盐抗体可抑制中性粒细胞和巨噬细胞的趋化和吞噬作用；可合成大量的毒性因子来抑制机体的免疫反映。铜绿假单胞菌产生的碱性蛋白酶和弹性蛋白酶可降低中性粒细胞的胞内杀菌作用；群体感应系统激活而使毒力骤然增强，容易抗击机体免疫。2. 2释放浮游菌当机体内游走病原细菌被杀身后，生物膜内的细菌会由于自身调控脱落或环境冲洗作用释放细菌成为游走病原菌，形成新的生物膜，引发急性感染，如此反复发作。2.3多重耐药机制形成BBF后，抗生素的作用位点消失或改变；启动抗生素外排泵，

9、使菌体内抗生素蓄积减少，如铜绿假单胞菌至少有四种膜上主动泵出药物的系总共存5；BBF的渗透限制作用。生物膜内细菌分泌的胞外多聚物形成屏障阻止抗生素的渗透或降低抗生素进入胞内的浓度，从而降低疗效；分泌抗生素灭活酶。如铜绿假单胞菌可产生内酰胺酶，由于膜内细菌密度相对较大，因此内酰胺酶的浓度由于胞外基质的限制而呈现高浓度，可有效抗击抗生素的作用；生物膜的不均质性。很多研究显示，膜外层细菌生长繁衍旺盛，而膜内细菌的生长代谢低下及营养供给受限，使细菌对抗生素不灵敏或使一些作用于细菌生长期的抗生素失去作用；生物膜抗性基因及多药耐药泵(MDRpumps)基因的表达9；表面生长诱导BBF产生特异性表型，如形成

10、类似芽胞状态，对抗生素有高度抗性。3生物膜感染的实验室检查在实验室中，对BBF的及时发觉，和挑选对BBF灵敏的抗生素或抗生素组合对其防治相当重要，对一个慢性感染者，实验室用何种方式确信BBF的存在，有待咱们进一步研究发觉，是测定生物膜细菌的信号传递分子如AHL等，仍是测定相关基因，如tolA基因等，仍是测定相关的胞外多糖，仍是有其他方式，这些都有待咱们进一步探讨。Calgary生物膜装置(CBD)能快速、重复的进行细菌生物膜的抗生素灵敏性挑选实验。能够在标准的96孔板上进行抗生素灵敏性分析。临床上可用于MIC法不能取得正确药做结果而反复感染或院内感染细菌进行抗生素灵敏性测定。CBD是针对BBF

11、合理选择抗生素和评判抗生素复合物药效的重要技术7o4细菌生物膜的防治由于BBF易形成于留置性医疗装置的表面，因此应尽可能减少利用，不能不用也要缩短利历时刻，另外可利用通过特殊处置的抗感染材料，实验证明，经处置的导管等新型材料可抑制BBF的生成12；寻觅新型针对BBF的特异性抗生素，使其穿透BBF,消灭细菌,己发觉了一种新的氟喳诺酮抗生素，可破坏生物膜。哌拉西林与妥布霉素或亚安培南与环丙沙星联合用药对铜绿假单胞菌生物膜有必然疗效；针对细菌群体感应系统，可采纳抑制剂或拮抗剂，阻止细菌生物膜的分化成熟，己发觉代吠喃酮与AHL结构相似，可竞争性的阻碍BBF的发育和成熟4。干扰生物膜形成进程中必需物质的

12、合成的药物值得咱们深切研究；物理方式如电流、超声震荡、激光等可预防BBF的生成，或提高抗生素对细菌的灵敏性；进展新型抗感染微生态制剂11，可弥补传统抗生素易产生抗药性的缺点；研发新型药物，使其可破坏裂解BBF,使膜内细菌暴露，从而可使抗生素与细菌直接接触,提高疗效。目前，细菌生物膜相关疾病发生率不断上升，且具有感染的难治性，咱们的研究还只是开始，对BBF基因的表达、耐药机制、检测方式、医治方法等方面的研究还需进一步深切。相信不久的以后,人们对这一感染能够进行有效的操纵。【参考文献】1 DeKievitTR,IglewskiBH.Quorumsensing,geneexpressionandPs

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