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細(xì)菌生物被膜（細(xì)菌生物被膜）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-19

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細(xì)菌生物被膜

細(xì)菌生物被膜（或稱細(xì)菌生物膜Bacterial biofilm，BF），根據(jù)《Annu Rev Microbiol》等權(quán)威期刊所歸納發(fā)表的定義，生物薄膜是指細(xì)菌粘附于接觸表面，分泌多糖基質(zhì)、纖維蛋白、脂質(zhì)蛋白等，將其自身包繞其中而形成的大量細(xì)菌聚集膜樣物。多糖基質(zhì)通常是指多糖蛋白復(fù)合物，也包括由周邊沉淀的有機(jī)物和無機(jī)物等。

基本信息

外文名	Bacterial biofilm

定義

除了水和細(xì)菌外，生物被膜還可含有細(xì)菌分泌的大分子多聚物、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物及細(xì)菌裂解產(chǎn)物等，大分子多聚物如蛋白質(zhì)、多糖、D N A、R N A、肽聚糖、脂和磷脂等物質(zhì)。

是細(xì)菌為適應(yīng)自然環(huán)境有利于生存的一種生命現(xiàn)象，由微生物及其分泌物積聚而形成。

形成原理

在特定的條件下，細(xì)菌可以形成生物被膜，包被有生物被膜的細(xì)菌稱為被膜菌。被膜菌無論其形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特性、致病性還是對(duì)環(huán)境因子的敏感性等都與浮游細(xì)菌有顯著的不同，尤其對(duì)抗生素和宿主免疫系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抵抗力，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的臨床問題，引起許多慢性和難治性感染疾病的反復(fù)發(fā)作。細(xì)菌生物被膜粘附在各種醫(yī)療器械及導(dǎo)管上極難清除，以至引發(fā)大量的醫(yī)源性感染。

耐藥機(jī)制

被膜菌的耐藥機(jī)制是多方面的，并且因微生物個(gè)體的不同，其機(jī)制也不盡相同。目前關(guān)于細(xì)菌生物被膜的耐藥機(jī)制研究比較認(rèn)同于以下3個(gè)解釋。

(1)營養(yǎng)限制學(xué)說

營養(yǎng)限制學(xué)說，即被膜菌生長速度減慢、生物被膜內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣的消耗以及代謝廢物的聚集都可促使細(xì)菌進(jìn)入一種非生長狀態(tài)，也稱為饑餓狀態(tài)。這種狀態(tài)下的細(xì)菌對(duì)抑制其生長的抗生素幾乎完全不敏感。但是也有研究表明，在控制微生物生長速度時(shí)，處于相同生長速度的被膜菌株和浮游菌株，耐藥性仍然有較大的差別，因此單獨(dú)用被膜菌的生長速度來解釋其耐藥性，顯然還不能得到滿意的結(jié)論。

(2)抗生素滲透障礙學(xué)說

抗生素滲透障礙學(xué)說，細(xì)菌生物被膜一個(gè)很明顯的特征就是細(xì)菌密度高，細(xì)菌之間的空間狹小，并能合成數(shù)量和成分與浮游細(xì)菌差別很大的胞外基質(zhì)。不溶于水的胞外多糖是其中的主要成分，構(gòu)成被膜菌生長的外環(huán)境，其三維生物被膜結(jié)構(gòu)能夠?qū)Ρ荒ぞ纬捎行У谋Ｗo(hù)。生物被膜中大量的胞外基質(zhì)以及菌株之間的狹小空間，成為阻礙抗生素穿透生物被膜的一道屏障。在這種狀態(tài)下，抗生素只能殺滅生物被膜表面的浮游細(xì)菌，而不能充分滲透到深部細(xì)菌以形成有效的濃度。這些細(xì)菌形成菌囊樣結(jié)構(gòu)，成為慢性感染的重要原因。

(3)被膜菌獨(dú)特的表型結(jié)構(gòu)學(xué)說

被膜菌獨(dú)特的表型結(jié)構(gòu)學(xué)說，在生物被膜形成菌中，研究最為深入的是銅綠假單胞菌。銅綠假單胞菌獨(dú)特的生物學(xué)特性，與其生物被膜形成及高耐藥性密切相關(guān)。在銅綠假單胞菌生物被膜形成過程中，細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)(LasR~LasI信號(hào)系統(tǒng)) 起關(guān)鍵作用，該系統(tǒng)主要參與細(xì)菌生物被膜的分化，細(xì)菌密度感應(yīng)系統(tǒng)是細(xì)菌通過監(jiān)測其群體的細(xì)胞密度來調(diào)節(jié)其特定的基因表達(dá)，以保證生物被膜中營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和廢物的排出，避免細(xì)菌過度生長而造成空間和營養(yǎng)物質(zhì)缺乏。酰化高絲氨酸內(nèi)酯(acyl-homoserine lactone,AHL)已被證實(shí)為生物被膜內(nèi)細(xì)胞間主要的信號(hào)傳遞分子。通過體外研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)健全的細(xì)菌能夠產(chǎn)生有效抗菌的生物被膜；而群體感應(yīng)系統(tǒng)缺陷的細(xì)菌，則不能產(chǎn)生完全的生物被膜，如果在群體感應(yīng)系統(tǒng)缺陷的細(xì)菌中加入AHL，則細(xì)菌就又恢復(fù)了產(chǎn)生完整生物被膜的能力。如果在群體感應(yīng)系統(tǒng)健全的細(xì)菌中加入群體感應(yīng)拮抗劑，則形成結(jié)構(gòu)稀松的不完整的生物被膜。

生物學(xué)意義

生物被膜是細(xì)菌的一種具有保護(hù)性的生長模式，具有結(jié)構(gòu)和代謝復(fù)雜性。

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