细菌生物膜研究进展 (1)
探讨中药及其成分对细菌生物被膜耐药抑制作用的研究进展
144 环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January 2024,Vol.17,No.1㊃综述㊃基金项目:2020年上海市卫健委/传染病中医药防治能力建设项目(ZYYB⁃FRMZ⁃03);上海中医药大学预算内科研项目(2020LK056)作者单位:200437 上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院急诊医学科[陈雯(硕士研究生)㊁丁纯蕾㊁孙旗㊁沈梦雯㊁钱风华];上海中医药大学附属曙光医院脾胃病科(郝微微)作者简介:陈雯(1998-),2021级在读硕士研究生㊂研究方向:中西医结合治疗急危重症㊂E⁃mail:ccw130613@通信作者:钱风华(1975-),本科,主任医师,硕士生导师㊂研究方向:中西医结合治疗急危重症㊂E⁃mail:smileqian1975@探讨中药及其成分对细菌生物被膜耐药抑制作用的研究进展陈雯 丁纯蕾 孙旗 沈梦雯 钱风华 郝微微【摘要】 细菌生物被膜是细菌对抗生素产生耐药的关键作用靶点,主要涉及被膜屏障功能㊁外排泵表达以及膜内微环境等多个方面作用㊂传统中医药经历了几千年的发展,具有来源广㊁成分复杂㊁不易产生耐药等多方面优势,在治疗耐药菌所致的感染性疾病上见解独到㊂中药及其成分除了具有一定的抗菌效果以外,还可以通过抑制㊁破坏被膜,提高被膜通透性,改变外排泵表达等来降低细菌生物被膜的耐药作用㊂本文主要通过收集整理国内外相关文献,梳理总结细菌生物被膜的主要耐药机制以及中药及其成分对细菌生物被膜耐药抑制作用的相关研究成果,以期为更好的解决细菌耐药性增加这一严峻问题提供新的治疗思路与方法,并为中药在治疗细菌感染性疾病的应用上提供较为充分的理论依据㊂【关键词】 细菌耐药性; 生物被膜; 耐药机制; 中医药; 中药成分【中图分类号】 R285 【文献标识码】 A doi:10.3969/j.issn.1674⁃1749.2024.01.029Research progress on the inhibitory effect of Chinese herbs and their components on bacterial biofilm resistanceCHEN Wen ,DING Chunlei ,SUN Qi ,SHEN Mengwen ,QIAN Fenghua ,HAO WeiweiYueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine ,Shanghai University of Traditional Chinese Medicine ,Shanghai 200437,ChinaCorresponding author :QIAN Fenghua ,E⁃mail :smileqian1975@【Abstract 】 Bacterial bioepithelium is a key target for bacterial resistance to antibiotics,whichmainly involves the barrier function of the periplasm,the expression of efflux pumps and theintramembrane microenvironment.Traditional Chinese medicine,which has thousands of years ofdevelopment,has the advantages of wide source,complex composition,and not easy to produce drug resistance,and has unique insights in the treatment of infectious diseases caused by drug⁃resistantbacteria.In addition to their antimicrobial effects,Chinese medicines and their components can alsoreduce the drug⁃resistant effects of bacterial biofilms by inhibiting and destroying the periplasm,increasing the permeability of the periplasm,and altering the expression of efflux pumps.This paper summarized the main drug resistance mechanisms of bacterial biofilms and the research results of Chinese medicines and their components on the inhibition of bacterial biofilm resistance by collecting and arranging the relevantliterature at home and abroad,with a view to providing new therapeutic ideas and methods for bettersolving the serious problem of the increase of bacterial drug resistance,as well as to provide a more环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January2024,Vol.17,No.1145 adequate theoretical basis for the application of Chinese medicines in the treatment of bacterial infectious diseases.【Key words】 bacterial drug resistance; biofilm; drug resistance mechanism; traditionalChinese medicine; Chinese herbal ingredients 上世纪青霉素的发现使医学发展迈出了关键一步,细菌感染性疾病的治疗效果得到了极大的提升,但是随着抗生素的广泛应用,细菌逐渐对抗菌药物产生了一定的耐药性,这大大降低了药物的临床疗效,增强了细菌对人体生命健康构成的威胁㊂针对此困境,研究人员进行了大量研究并逐渐发现细菌生物被膜在细菌耐药性上发挥了至关紧要的作用㊂生物被膜的屏障与外排功能在一定程度上减少了药物进入细胞内部的浓度,降低了药物的有效率,使得细菌无法得到有效的抑制或消除,因此新药的研发方向也朝细菌细胞膜的特点入手,但新药物的缓慢开发与细菌耐药性的快速增长之间存在着不可忽视的矛盾,现阶段如何降低细菌耐药性这一问题依旧十分棘手㊂传统中药以其丰富的经验累积㊁广泛的药物来源㊁独特的治疗手段引起了专家学者的关注,中药及其成分如何作用于细菌生物被膜以达到抑制细菌耐药性的作用逐渐成为了此次研究的热点㊂1 中药具有提高细菌生物膜通透性的作用临床实践中,许多抗菌药物必须在穿透细菌外膜和/或细胞质膜的前提下才能发挥作用,但在与长时间㊁多频次的药物接触下,细菌开始逐渐适应外部环境,已有细菌通过减少抗菌分子的摄取来防止药物进入细胞内或周质靶点[1]㊂而生物膜作为控制细菌细胞与外界物质交换的主要成分在为细胞提供相对稳定的内环境同时也发挥了屏障和外排功能,而这一特定的功能赋予了细菌对药物的相对耐受性㊂经现代药理研究发现,传统中医药具有一定的抗菌成分,并且部分中药还可以通过作用于细菌生物被膜,来改变生物被膜的通透与表达作用,从而降低细菌对药物的耐药性,增加临床疗效㊂1.1 细菌生物膜屏障功能增加降低了药物有效渗透率生物膜是嵌入细胞外基质的微生物结合[2],能够分泌出药物的降解酶,阻碍抗菌药物的穿透,减少药物杀菌浓度在生物膜中的累积㊂作为细菌生物膜的重要结构组成,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)不仅仅可以作为一种物理屏障,保护细菌细胞免受抗生素与紫外线等环境的侵害,还具有延迟小分子物质扩散到膜内细胞,降低药物的渗透的作用[3]㊂而胞外多糖屏障作为细菌生物膜中另一抗药物屏障,其中所含的水解酶㊁共价键㊁氢键等物质可以在抗菌药物进入细胞内部的瞬间主动吸附一部分的药物成分,从而减少抗菌药物的多肽分子及大分子物质的数量,削弱药物的有效性[4]㊂综合生物被膜中各屏障的不同作用能够发现生物被膜对药物渗透作用有着极大的影响,若是根据生物被膜屏障的组成物质进行打击破坏,抗菌药物的有效成分则可以更多的进入到细菌细胞内,从而对细菌产生强有力的削弱或消灭作用,有效降低细菌的耐药性㊂1.2 复合中药削弱细菌生物膜的屏障功能细菌生物膜具有阻止包括抗菌药物在内的外来物质入侵细胞的作用,是细菌对不断变化的外部环境的自我保护和生存基础㊂临床发现复合中药可以降低细菌生物膜的屏障功能来抑制细菌的生理功能,提高药物对细菌的渗透率,消除细菌的耐受作用㊂吴峥嵘[5]发现双黄连在作用于大肠杆菌的8小时后,细菌细胞膜的微观结构出现缺损,细胞膜屏障降低㊁通透性增强,并且在作用的24小时后大肠杆菌的细胞膜则会发生破裂,细胞膜的完整性被破坏,胞内的细胞质流出细胞,最终大肠杆菌走向死亡㊂复方清热颗粒可以通过增加生物膜外蛋白OmpF的含量,从而降低生物膜的屏障功能,并还可以和抗生素一起发挥出联合抗菌效果[6]㊂复合中药的出现,是对传统中药的进一步推动发展,综合现代研究,双黄连等新型复合中药可以从改变细胞膜微环境角度入手,改变细菌细胞膜的完整性,从而降低生物被膜的屏障功能,增加药物进入细菌内部的浓度,达到抗耐药效果㊂1.3 中药提取成分有效增强细菌生物膜的通透性此外,中药提取物是现代科技与传统中药的结合,具有毒性低㊁疗效高的临床特点,极大的提高了对细菌生物膜的抗耐药作用㊂大黄中的大黄总蒽醌活性成分是通过降低细146 环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January2024,Vol.17,No.1胞膜的流动性,减少屏障功能,对产ESBLs大肠埃希菌㊁耐甲氧西林金黄色葡萄球菌㊁耐万古霉素肠球菌㊁幽门螺杆菌等细菌产生抑制作用[7]㊂钱卫东等[8]发现丁香酚可改变多耐药大肠杆菌细胞膜的通透性,降低抗生素的最低抑菌浓度㊂穿心莲的主要成分穿心莲内酯在36小时内对表皮葡萄球菌的生物被膜渗透率达82.89%[9]㊂研究发现,鱼腥草的主要成分鱼腥草素钠无论是单用300mg/L的浓度还是以对半浓度与红霉素协同使用,均可增强对表皮葡萄球菌生物被膜的渗透作用,且其36小时的生物膜渗透率可达88.55%~96.76%[10]㊂郭静[11]发现桑白皮部分活性成分桑根酮等可以通过增强生物被膜的通透性,提高药物有效渗透率,从而对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin resistant Staphylococcus aureus,MRSA)产生良好杀菌效果㊂总而言之,中药中的有效提取成分存在通过改变细菌生物膜的通透性,降低生物被膜的屏障功能,进而破坏细菌的结构组成,增强药物渗透的可能,这其实与多粘菌素等常用抗生素作用方式类似,因此发挥中药在增加细菌生物膜的通透作用,从而来增强药物对细菌细胞的渗透效果这一研究方向具有一定的可行性㊂但通过研究也可以发现目前研究主要集中在常见清热解毒的中药成分中,对于其他种类中药的研究挖掘较少,仍值得进一步深入研究㊂2 中药抑制外排泵过度表达2.1 生物膜外排泵的过度表达降低了药物的渗透率外排泵是存在于细胞膜上的依赖性复杂细菌系统,也是将有害物质从细菌细胞内输出到外部环境的膜蛋白[12],其可以通过不同的方式增强细胞对抗菌剂的耐药性㊂在通过鉴定多药耐药外排泵系统的不同类型研究中发现,外排泵系统的基因缺失与突变会往往导致外排泵出现过度表达,使成功进入细菌细胞内的抗菌药物被动泵出胞外,降低药物的有效性[13]㊂而且外排泵还可以通过将包括抗生素在内的细胞内毒素推回细胞外间隙来诱导抗生素对微生物的耐药性[14]㊂外排泵的表达与泵上蛋白通道贯穿了药物进入细菌细胞的全过程,其基因的改变与通道蛋白的变异决定了细菌对药物的识别能力,通过将抗菌药物从细胞内转移至细胞外,大大减轻了药物对细菌的抗菌作用,对于通过抑制生物被膜外排泵的表达来降低细菌耐药性具有指导意义㊂2.2 传统中药抑制细菌外排泵表达作为将药物从自身体内主动外排的蛋白质,外排泵具有涉及药物种类多㊁来源菌广的特点[15],在细菌对药物的耐受上发挥了重要作用㊂根据现有研究成果,中药可以作为细菌的外排泵抑制剂起到降低抗生素耐药性的效果㊂传统中药中的五倍子㊁夏枯草㊁穿心莲等通过促进铜绿假单胞菌中构成细菌外排泵连接内外膜的mexC㊁mexE基因表达,加强药物在细胞内外的流动,发挥出抗菌效果[16]㊂刘坤友等[17]发现通过降低外排泵基因mRNA的表达量,苦丁茶可以对多重耐药大肠杆菌发挥显著的抑菌作用,从而提高抗生素的最低抑菌浓度㊂金银花㊁连翘中具有明显的清热解毒功效,可以有效抑制细菌主动外排的能力,降低喹诺酮类药物抑制细菌的最低有效浓度[18]㊂结合目前研究可知,不同中药可以通过作用于细菌的不同外排泵基因表达来起到抑制细菌的外排功能,并且还可与抗菌药物共同发挥出协同作用,增加抗菌药物的临床疗效㊂在目前细菌耐药性逐渐上升的严峻背景下,中药抑制生物被膜尤其是外排泵的过度表达也具有良好的前景与紧迫性,值得进一步的深入研究㊂2.3 中药有效提取成分作用于外排泵系统抑制细菌主动外排功能研究也发现,中药的有效提取成分也可以通过消除或逆转生物被膜的外排作用,对细菌产生一定的抗耐药结果㊂大肠埃希菌的外排泵AcrAB⁃TolC基因表达可以促使细菌形成生物膜并主动将药物外排至胞外,减少药物对细菌自身的削弱作用,而研究人员发现苦参的有效成分苦参碱可以下调其AcrAB⁃TolC的表达,恢复大肠埃希菌对抗菌药物的敏感性[19]㊂黄连中的主要有效成分小檗碱通过作用于细胞膜上的钙离子通道,提高离子的外排作用,从而造成了胞内钙离子的流失,并且进一步实验发现,当其浓度为2.0mg/mL时,细胞内的钙离子流失最为严重,明显高于多粘菌素对照组钙离子的流失[20]㊂贯叶连翘的有效提取物可以通过抑制外排泵的外排作用来抑制耐药细菌的生长[21]㊂环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January2024,Vol.17,No.1147综上所述,中药中的有效提取成分可以通过抑制基因表达来降低细菌对药物的主动外排功能,并还可以通过改变外排通道物质的数量及组成加强抗菌药物的有效利用率,降低生物被膜的耐药功能,加大临床疗效㊂3 中药抑制、破坏细菌生物被膜3.1 生物被膜内部微环境的改变提高了细菌耐药性细菌生物膜内部存在着相对稳定的微环境,包括一定的氧气浓度㊁蛋白质㊁多糖等物质,这些物质共同维持着生物膜的功能㊂但是随着化学药物的频繁使用,生物膜内部的微环境为适应生存条件的改变而逐渐发生了自我调节,导致了其对抗菌药物的相对耐受㊂研究发现营养物质与氧气的分散梯度可以产生不同的细胞代谢状态,这种状态会有利于细菌对药物的耐受性增加[22]㊂生物膜内的氧气浓度降低,往往会直接影响膜内的新陈代谢,这将促进反硝化和发酵的代谢途径增强[23⁃24],导致更多的细菌细胞激活,从而提高其对药物的耐受性㊂此外,生物膜内的藻酸盐多糖可以抵御药物的渗透,增加药物接触细菌的阻力[25]㊂并且有学者认为生物膜内富含的多种酶类可以对药物产生反应,通过水解或者氧化还原等方式作用于药物的有效成分,导致抗菌药物的失活,使细菌形成耐药[26]㊂因此,若是直接抑制生物被膜生成所需的氧气浓度㊁多糖㊁酶类等物质或者破坏生物膜因生存而改变的内部稳态,则可以达到抑制㊁破坏生物被膜的形成,减少细菌对抗菌药物的耐受,提高药物的有效率㊂3.2 中药抑制细菌生物被膜的形成研究发现,中药的有效成分及中成药制剂具有抑制细菌生物被膜形成的作用㊂黄芩苷能够通过改变细菌生物膜的表达基因与膜内蛋白质的表达,来抑制细菌细胞膜的形成[27]㊂此外,败酱草提取物也可显著影响铜绿假单胞菌生物被膜的结构和形成[28]㊂刘艳[29]研究发现,焦没食子酸㊁瑞香素㊁大黄酸及硫酸氢小檗碱等单体均可对耐药金黄色葡萄球菌及生物膜的生成可以产生抑制作用㊂在现有的中成药制剂中,研究也发现连花清瘟胶囊可以影响金黄色葡萄球菌生物膜的Fn BPs基因表达,从而改变细菌外结构和状态,达到抑制细菌被膜形成的作用[30]㊂夏飞等[31]研究显示,黄连解毒汤能在最低浓度6.25mg/mL的状态下抑制铜绿假单胞菌lasI㊁rhll等基因的表达来抑制生物被膜的形成㊂在联合用药方面,双黄连联合万古霉素可以通过抑制藻酸盐的生成明显抑制金黄色葡萄球菌生物被膜的形成,达到降低耐药性的效果[32]㊂张家超等[33]发现鱼腥草素钠由于前期可以有效清除细菌各时期生物被膜,在之后与聚维酮碘联合使用中显著降低了两种药物的最低抑膜浓度,达到了抑菌效果㊂综合研究发现,中药成分以及制剂均可对不同细菌尤其是耐药菌细胞膜产生一定的抑制形成作用,并且在与作用于细菌生物被膜的抗菌药物联合使用中,更是可以增强这一作用机制,加强临床疗效㊂3.3 中药破坏细菌生物被膜完整性而对于已经形成的细菌生物被膜,部分中药依旧可以通过破坏其完整性,来提高药物的渗透率㊂刘明[34]发现,大黄素可以有效破坏MRSA细胞膜的完整性,降低细菌耐受性㊂七叶皂苷通过破坏革兰阳性球菌的细胞膜而起到杀菌作用[35]㊂此外,有学者运用中西医结合手段破坏细菌生物被膜时发现,中药与抗菌药物的联用更是可以发挥出极强的破坏效果㊂在双黄连联合万古霉素的实验中发现,两者通过抑制金黄色葡萄球菌生物膜上的藻酸盐,达到了抑制细菌生物被膜形成的有效结果[36]㊂吴宝林[37]在单独使用复春散1号治疗创面MRSA感染时发现复春散可有效破坏MRSA的生物被膜,并且在联合试验中发现复春散联用利福平可以更好地清除的细胞膜㊂利奈唑胺和黄芩素的联合使用可以有效抑制体MRSA细菌生物膜的形成,从而发挥出抗MRSA的效果[38]㊂总而言之,中药可以通过破坏细菌生物膜的形成及完整性达到降低细菌耐药性的结果㊂而中药与抗生素的联用更是可以有效避免耐药菌的产生,降低抗生素的使用剂量,减少高级抗生素的使用频率,但就具体的作用靶点与联合使用方法仍有待进一步探究㊂4 小结目前,细菌耐药问题已严重威胁人类健康,细菌耐药性的升高以及开发新型抗菌药物的巨大难148 环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January2024,Vol.17,No.1度,成为困扰人类治疗感染性疾病的主要难题㊂生物被膜在细菌耐药性上的作用靶点一直以来都是研究的重点,中药通过减弱细菌生物膜的屏障功能,抑制外排泵的过度表达,抑制生物膜的生长,消除㊁破坏生物膜的完整性,发挥出强大的抗耐药性作用,在治疗细菌耐药方面具有广泛的前景,并且中药与抗生素的联用更是可以有效的缩短病程时间,增强临床疗效㊂但目前研究的中药研究范围相对狭窄,往往局限于金银花㊁黄连㊁黄芩等单一中药或者其提取成分,未充分发挥出方剂组方的整体功效和中医辨证论治的优势㊂因此,在未来研究上,我们应注重开展多类型㊁多方面的临床试验研究,并充分结合中医四诊合参㊁辨证论治的诊疗特色,加强对中药降低细菌生物被膜耐药性的研究和开发,才能更好的发挥出传统中医药的独特优势㊂参考文献[1] Huemer M,Mairpady S S,Brugger S D,et al.Antibioticresistance and persistence⁃Implications for human health andtreatment perspectives[J].EMBO Rep,2020,21(12):e51034.[2] LI X Y,CHEN D M,XIE S Y.Current progress and prospects oforganic nanoparticles against bacterial biofilm[J].Adv ColloidInterface Sci,2021,294:102475.[3] LUO Y,YANG Q Q,ZHANG D,et al.Mechanisms and ControlStrategies of Antibiotic Resistance in Pathological Biofilms[J].JMicrobiol Biotechnol,2021,31:1⁃7.[4] 田翠芳,吴倩,惠潇然,等.细菌生物被膜核心胞外多糖靶向水解酶的生物信息挖掘[J].微生物学报,2023,63(7):2633⁃2655.[5] 吴峥嵘.双黄连粉针剂对多重耐药大肠埃希菌耐药性影响的机理研究[D].北京:北京中医药大学,2013. [6] 陈玉娇,任爱民,王红,等.复方清热颗粒对多重耐药阴沟肠杆菌主动外排泵影响的药敏试验[J].中国中医急症,2014,24(8):1460⁃1462.[7] ZHENG X K,CHEN L J,ZENG W L,et al.Staphylococcusaureus Antibacterial and Anti⁃biofilm Efficacy of ChineseDragon’s Blood Against Isolated From Infected Wounds[J].Front Microbiol,2021,12:672943.[8] 钱卫东,刘婵婵,王婷,等.丁香酚对多重耐药大肠杆菌的抑菌活性及其作用机制研究[J].现代食品科技,2019,35(1):31⁃36.[9] 官妍,王宁,汪长中,等.穿心莲内酯等中药有效成分对表皮葡萄球菌生物膜渗透性的比较[J].中国微生态学杂志,2012,24(1):9⁃12.[10] 官妍,陈冉,汪长中,等.苦参碱㊁鱼腥草素钠及其与红霉素联用对表皮葡萄球菌生物被膜渗透作用的研究[J].中国微生态学杂志,2016,28(5):515⁃519.[11] 郭静.桑白皮抗耐药菌活性成分研究[D].郑州:郑州大学,2019.[12] Mohanty H,Pachpute S,Yadav R P.Mechanism of drugresistance in bacteria:efflux pump modulation for designing ofnew antibiotic enhancers[J].Folia Microbiol(Praha),2021,66:727⁃739.[13] Zahedi B A,Rahbar M,Hamidi⁃Farahani R,et al.Expression ofRND efflux pumps mediated antibiotic resistance in Pseudomonasaeruginosa clinical strains[J].Microb Pathog,2021,153:104789.[14] Gerdes K,Maisonneuve E.Bacterial persistence and toxin⁃antitoxin loci[J].Annu Rev Microbiol,2012,66:103⁃123.[15] 杜静怡,王铖,郭君慧,等.细菌RND外排泵的结构与作用机制研究进展[J].中国抗生素杂志,2022,47(10):994⁃1001.[16] 王淋荆,曾建明,鲁洋,等.中药对多重耐药铜绿假单胞菌外排泵的作用研究[J].分子诊断与治疗杂志,2017,9(6):401⁃407.[17] 刘坤友,周艳,陈桂生,等.苦丁茶和小飞扬草对多重耐药性大肠杆菌外排泵acrA基因表达的影响[J].广西医学,2016,38(2):207⁃210.[18] HUANG S T,LAI H C,LIN Y C,et al.Principles and treatmentstrategies for the use of Chinese herbal medicine in patients atdifferent stages of coronavirus infection[J].Am J Cancer Res,2020,10:2010⁃2031.[19] 李奕铮.苦参碱对AcrAB⁃TolC的调控在耐药中作用的研究[D].南宁:广西医科大学,2018.[20] 贾子中.黄连素对烧伤创面铜绿假单胞菌生物膜干预试验及自制中药临床应用观察[D].呼和浩特:内蒙古大学,2015.[21] Do AŞ,Gökalsln B,ŞenkardeşS,et al.Anti⁃quorum sensingand anti⁃biofilm activities of Hypericum perforatum extractsagainst Pseudomonas aeruginosa[J].J Ethnopharmacol,2019,235:293⁃300.[22] Uruén C,Chopo⁃Escuin G,Tommassen J,et al.Biofilms asPromoters of Bacterial Antibiotic Resistance and Tolerance[J].Antibiotics(Basel),2020,10(1):3.[23] Rivera K R,Pozdin V A,Young A T,et al.Integrated phospho⁃rescence⁃based photonic biosensor(iPOB)for monitoring oxygenlevels in3D cell culture systems[J].Biosens Bioelectron,2019,123:131⁃140.[24] Kiamco M M,Atci E,Mohamed A,et al.Hyperosmotic Agentsand Antibiotics Affect Dissolved Oxygen and pH ConcentrationGradients in Staphylococcus aureus Biofilms[J].Appl EnvironMicrobiol,2017,83(6):e02783⁃16.[25] Maurice N M,Bedi B,Sadikot R T.Pseudomonas aeruginosaBiofilms:Host Response and Clinical Implications in LungInfections[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2018,58(4):428⁃439.[26] Christaki E,Marcou M,Tofarides A.Antimicrobial Resistancein Bacteria:Mechanisms,Evolution,and Persistence[J].J MolEvol,2020,88(1):26⁃40.环球中医药2024年1月第17卷第1期 Global Traditional Chinese Medicine,January2024,Vol.17,No.1149[27] 解光艳,段强军,项红梅,等.黄芩苷对大肠杆菌生物被膜蛋白表达的干预作用[J].时珍国医国药,2020,31(8):1858⁃1862.[28] FU B,WU Q,DANG M,et al.Inhibition of Pseudomonasaeruginosa Biofilm Formation by Traditional Chinese MedicinalHerb Herba patriniae[J].Biomed Res Int,2017,2017:9584703.[29] 刘艳.具有抗菌作用中药单体的筛选及其联合应用对耐药菌BBF抑制作用的研究[D].长春:长春中医药大学,2012.[30] 王艺竹,王宏涛,韩雪,等.连花清瘟胶囊水提物对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌细菌生物膜的影响[J].中华医院感染学杂志,2015,25(4):727⁃729.[31] 夏飞,张雅芳,胡光煦,等.黄连解毒汤干预铜绿假单胞菌密度感应系统调控毒力因子和生物膜的作用初探[J].中国药师,2020,23(7):1307⁃1311.[32] 张彩萍,谢家祺,濮娜,等.双黄连联合万古霉素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生物被膜抑制作用的研究[J].中国医药指南,2016,14(7):1⁃3.[33] 张家超,查长森,欧翊.鱼腥草素钠联合聚维酮碘对铜绿假单胞菌生物被膜的作用[J].检验医学与临床,2016,13(14):1993⁃1995.[34] 刘明.大黄素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的体内㊁外抗菌作用及机制研究[D].重庆:第三军医大学,2015. [35] Dahash S L,Abass O K,Abdul⁃Razaq M M,et al.Aesculushippocastanum⁃Derived Extractβ⁃Aescin and AntibacterialActivity[J].J Microsc Ultrastruct,2021,9:26⁃30. [36] SHI J,MAO N F,WANG L,et al.Efficacy of combinedvancomycin and fosfomycin against methicillin⁃resistantStaphylococcus aureus in biofilms in vivo[J].PLoS One,2014,9(12):e113133.[37] 吴宝林.复春散1号对MRSA创面的临床疗效及联合利福平对其生物膜增效作用的体外研究[D].银川:宁夏医科大学,2020.[38] LIU T J,LUO J,BI G,et al.Antibacterial synergy betweenlinezolid and baicalein against methicillin⁃resistant Staphylococcusaureus biofilm in vivo[J].Microb Pathog,2020,147:104411.(收稿日期:2023⁃01⁃19)(本文编辑:王馨瑶)。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展1. 引言1.1 细菌生物膜的重要性细菌生物膜是由细菌在固体表面上形成的一种结构化的生物聚集体，它们能够黏附在各类不同的表面上，形成一层坚固的保护膜。
这种生物膜在自然界中广泛存在，包括海洋生物膜、土壤中的细菌膜以及生物膜在医学上的应用等。
细菌生物膜具有重要的生态意义，它们能够保护细菌免受外界环境的不利影响，增强了细菌的抗性和生存能力。
细菌生物膜还在环境污染治理、制药工业、食品加工等领域中发挥着重要作用。
在环境工程领域中，细菌生物膜可帮助去除水体和土壤中的有机物和重金属等污染物，提高环境质量。
在制药工业中，细菌生物膜被广泛应用于生产中，可以提高生产效率和产品质量。
细菌生物膜的重要性不言而喻，其过度生长和积累却会导致许多问题，如管道堵塞、设备腐蚀等。
研究细菌生物膜的形成机制及去除方法对于各个领域具有重要意义。
通过探索新的细菌生物膜去除方法，可以提高清洁效率，降低成本，保护环境和人类健康。
1.2 目前细菌生物膜去除方法的不足1. 效果不明显：目前常用的物理、化学、生物和复合方法虽然可以部分去除细菌生物膜，但在一定程度上存在着去除效果不明显的情况。
特别是对于一些顽固性、复杂性较高的细菌生物膜，目前的方法难以取得良好的去除效果。
2. 难以彻底清除：在使用现有方法进行细菌生物膜去除的过程中，往往难以彻底清除所有细菌，容易导致再次生长和蔓延，增加了后续的处理难度和成本。
3. 对环境影响大：部分化学方法使用的化学药剂对环境具有一定的污染性，可能会对水体、土壤等环境造成一定的伤害，不利于环境保护。
4. 需要更多的研究和创新：当前细菌生物膜去除方法在技术手段上还有待进一步提升和完善，需要更多的研究和创新，寻找更高效、环保的去除方法，为应对细菌生物膜带来的问题提供更好的解决方案。
2. 正文2.1 物理方法的研究进展物理方法是一种常见的细菌生物膜去除方法，其研究进展主要包括以下几个方面：机械除去。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展细菌生物膜是一种生物聚合物，由细菌和其他微生物在固体表面附着形成的一种复杂的三维结构。
它们在医疗器械、食品加工设备、水处理系统等领域中常常被发现。
细菌生物膜的形成广泛存在于自然界，并且具有惊人的耐受性和稳定性，给去除带来了很大的困难。
随着生物技术和化学技术的不断发展，细菌生物膜的去除方法也在不断更新，本文将介绍细菌生物膜去除的新进展。
一、物理方法物理方法是细菌生物膜去除的一种传统手段。
它包括机械剥离、高温灭菌、超声波清洗等。
机械剥离是一种通过物理力将细菌生物膜从表面剥离的方法，常常用于清洗管道、设备表面等。
高温灭菌则是利用高温蒸汽或高温水对细菌生物膜进行灭菌处理，从而去除细菌生物膜。
超声波清洗则是利用超声波在液体中产生的空化现象对细菌生物膜进行破碎去除。
近年来，物理方法在细菌生物膜去除中的应用越来越广泛，并且得到了很好的效果。
二、化学方法化学方法是利用化学药剂对细菌生物膜进行破坏和去除的手段。
目前常用的化学方法包括氧化剂、酶、螯合剂等。
氧化剂是指一类能够对细菌生物膜产生氧化作用的化学药剂，如过氧化氢、次氯酸钠等。
它们可以破坏细菌的细胞膜和细胞壁，从而去除细菌生物膜。
酶是一种特异性较强的生物催化剂，可以在较温和的条件下高效去除细菌生物膜，且对环境友好。
螯合剂则是一种通过螯合作用将金属离子与细菌生物膜结合，从而达到去除的目的。
化学方法是目前应用较为广泛的细菌生物膜去除手段，其效果也得到了很好的验证。
生物方法是利用微生物对细菌生物膜进行降解和去除的手段。
目前常用的生物方法包括质子泵抑制剂、抗生素、生物界面活性剂等。
质子泵抑制剂是一类能够抑制微生物内质子泵的药物，从而影响微生物的代谢和生长，进而去除细菌生物膜。
抗生素则是通过抑制细菌的生长和增殖来去除细菌生物膜。
生物界面活性剂是一类由微生物产生的具有表面活性的有机物，可以使水与油相互混合，从而去除细菌生物膜。
生物方法的优势在于对环境友好，且对微生物的生长和代谢影响较小，目前已得到了广泛应用。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展1. 引言1.1 细菌生物膜的形成及影响细菌生物膜是一种由细菌聚集在一起形成的薄膜状结构，常常附着在生物或非生物表面上。
细菌生物膜的形成主要是由于细菌在特定环境条件下分泌出的胞外多糖和蛋白质聚集在一起形成。
这种生物膜对于细菌的生存和繁殖起着至关重要的作用，可以保护细菌免受外界环境的影响，提高细菌对抗抗生素和其他外界压力的能力。
细菌生物膜的形成不仅对细菌自身具有重要意义，还对环境和人类健康造成一定的影响。
在工业生产中，细菌生物膜会堵塞管道和设备，影响生产效率；在医疗领域，细菌生物膜可能导致感染疾病的发生；在食品加工中，细菌生物膜可能导致食品污染和变质。
研究细菌生物膜的形成及去除方法对于解决这些问题具有重要的意义。
1.2 细菌生物膜去除的重要性细菌生物膜是一种由细菌聚集在一起形成的生物聚集体，具有很强的附着力和抗生物膜剂的特性。
在各种生活和工业场所，细菌生物膜往往会附着在管道、设备表面等处，引发微生物污染问题。
细菌生物膜的存在不仅会导致管道堵塞、设备腐蚀等问题，还可能会滋生致病菌，对人类健康和生产安全构成威胁。
细菌生物膜的及时有效去除尤为重要。
通过选择合适的生物膜去除剂和技术，可以有效地破坏细菌生物膜的结构，使其失去附着能力，从而实现生物膜的去除。
这不仅可以保护设备的正常运行，延长设备的使用寿命，还可以预防微生物污染带来的健康和安全隐患。
研究细菌生物膜去除方法具有重要的应用价值和意义。
不断发展和完善生物膜去除技术，提高生物膜去除效率和可靠性，将有助于解决生产和生活中的微生物污染问题，保障人类健康和环境安全。
2. 正文2.1 传统的细菌生物膜去除方法传统的细菌生物膜去除方法一直是研究的热点之一，主要包括物理方法和化学方法。
物理方法是指通过物理力量的作用来破坏细菌生物膜结构，如超声波清洗、高温灭菌等。
超声波清洗是利用超声波的震荡作用将细菌生物膜破坏，从而实现去除的目的。
高温灭菌则是通过提高温度来杀灭生物膜中的细菌。
细菌生物膜在临床中的研究进展
细菌生物膜在临床中的研究进展内容摘要：细菌生物膜是细菌在生长过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(主要为胞外多糖)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，它具有很强的抵抗机体免疫和抗生素的能力，在临床上形成难治性感染。
结合近年来的研究成果，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以及防治等方面的问题。
细菌生物膜是细菌在生长过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(主要为胞外多糖)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，它具有很强的抵抗机体免疫和抗生素的能力，在临床上形成难治性感染。
结合近年来的研究成果，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以及防治等方面的问题。
细菌生物膜；慢性感染；综述在临床上我们常发现一些患者，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)及一些体内留置治疗装置的患者，细菌感染后很难根除，即使实验室分离出致病菌，并找到敏感的抗生素应用于治疗仍起不到应有的疗效，经多年研究发现，这很多是由细菌生物膜(bacterialbiofilm，BBF)引起的。
生物膜广泛的存在于含水和潮湿的各种表面上，包括自来水管道、下水道、热交换系统甚至病理状态下的人体等，腐蚀工业管道，污染与人类生活相关的设施，造成很大的经济损失，也是医学感染的重要根源，据估计，大约65％的人类细菌性感染与BBF有关。
因此，对BBF的研究日益受到人们的关注，在此我们就医学领域对BBF 的研究进展综述如下。
1细菌生物膜1.1细菌生物膜的概念细菌生物膜是指细菌在生长过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(主要为胞外多糖)等所组成的膜样多细菌复合体。
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过程中逐渐形成了精细的粘附机制，分泌基质并相互粘连形成膜状物附着于病灶表面，从而形成生物膜的复杂团体，并借信号分子相互交流以协调他们的行为，其生化组成为藻酸盐多糖和蛋白复合物，其基本结构由蘑菇样或柱样亚单位组成，亚单位分为头部、颈部、根部三部分，各部分之间形成水通道，完成各种运输功能，维持膜内细菌生存需要。
细菌生物膜的研究进展
细菌生物膜的研究进展细菌的生物膜是一种缩合基质，并且对细菌的生长和存活非常重要。
这种生物膜可以黏附在许多不同的表面上，形成了一个独立的生态系统。
生物膜的复杂性令科学家们对其深入研究与探索。
在过去的几十年里，科学家们已经取得了一些有意义的发现。
1. 揭示生物膜的复杂性细菌的生物膜通常由多种组分构成，其中最常见的成分是多糖和蛋白质。
生物膜的确切成分可以因细菌的种类而异，但这种膜的极其复杂的构成、环境压力、营养丰富性和等离子体色素提示生物膜结构非常复杂。
Yi Ma、Yongcheng Shi、Yaping Liu和Zhiquan Liang等学者在针对生物膜构成的研究中发现，大肠杆菌（Escherichia coli）的生物膜中包含多糖聚合物、蛋白质、核酸、脂肪酸和多种离子物质。
这些不同的组成部分形成了一个很大的膜状结构，并具有多种生物活性。
2. 对抗生物膜的新方法许多疾病和感染都与细菌的生物膜有关。
传统的抗生素和药物难以有效击败这些细菌，因为生物膜具有自我防御的能力，使得抗体难以到达细菌内部。
因此，一些研究者更专注于开发可破坏生物膜的新方法。
一项研究显示，纳米级纤维素可以在抗菌剂光照的情况下对生物膜进行有效破坏。
研究者使用生物拓扑技术控制了该纤维素的形态和长度，并发现它可以通过刺激生物膜的靠近性来致病。
这种方法旨在通过与传统抗生素和预防药物相结合，提高治疗感染的效率。
3. 应用生物膜的方法虽然生物膜可能是一些感染的罪魁祸首，但它也是一种极其有用的技术。
生物膜的复杂性提供了一个很好的研究工具，可以用来探索生物过程和膜结构。
一种被称为“生物膜模型”的技术，是将细菌生长在固定介质表面上，同时在生长期间收集资料。
据悉，这项技术已经应用于许多研究上，包括细菌筛选、代谢分析和药物评估等。
总之，对于细菌生物膜的研究，科学家们正在推动这一领域的不断发展与探索。
从探索细菌生物膜的结构及其复杂性，到开发新型抗菌治疗方法，再到应用生物膜模型研究生物过程等方面，这一领域将会为我们带来更多的惊喜与实用性成果。
细菌生物膜的研究进展
与人 类生活相 关 的设拖 ， 空调 系统 、 水 系统 和食 粘 附 ， 如 供 例如 ， 内氏放 线 菌（ｌｉ ｒ＇ｓｎｅｕｄ ） 附 着 ，ｔｍｍｃ ａｓｎｉ 对 ｌ ￣ ｅ ｃ ｌ ｉ
品加ｘ 设 备 等 ， － 由此 造 成传 染病 的 流行 据 估 计 ， 大 在羟基磷 灰石 小球 上 的酸性 富 含脯氨 酸 的蛋 白粘 附， 约 ６ ％人类 细 菌性 感染是 由 Ｂ ５ Ｆ细菌 引起的 。 约 １小时吸附 即趋 于饱和 。在 细 菌粘 附阶段 ， 由于
Ｂ Ｆ研 究涉及微 生物 学 、 免疫 学、 分子 生物学 、 材料 缺乏 成熟的 Ｂ Ｆ结构保 护 ， 菌的 抗・ 强 ， 钿 陛不 因此 ， 抗 科 学和数 学等 多学科 ， 其真 正作 为一 个 独立 学科发 展 菌药物的疗效相 对较好 。 起 来始 于 ∞ 世 纪 ７ Ｏ年代 末 ９ ０年代 后 ， 着相 关 学 随 （ ）Ｂ 二 Ｆ的发展 ： 菌粘 附到表 面后 ， 整其 基 细 即调 科 的发展 及 对 Ｂ Ｆ钿 菌在 医 学上重要 性 的认识 ，Ｆ研 因表 达 ， 生长繁 殖的 同 时分泌 大量胞 外 多糖 （ｘＩ Ｂ 在 ｅｏ ￣一
Ｇ ｂｎ 和 ＹｎＨｕ ｉ ｏｓ ａ ｏｔ ｂ 等 对牙茵斑 Ｂ Ｆ细 菌和龋病的 菌起 始 粘 附、Ｆ发展和 成熟等 阶段 ，Ｆ细 菌在 各阶段 Ｂ Ｂ
关 系做 了大量 研 究 ， 为深入 了解 ’ 细菌 在健 康和 疾 具 有不 同的 生理生化特性 。 病 中的作 用奠 定 了基 础 。现在 已知 ， 菌可在 人体 组 细
（ ）细 菌粘附 ： 一 细菌对宿 主表 面的 粘附是钿 茵在
细菌生物膜在临床中的研究进展
［ ］ Ｓｒｌ Ｉ ｃｄｍ Ｒ ， ａｍｅ Ｍ， ｔ １ ｘｒｓｉ ｆｈ ｌ ８ ａｅ Ａ ，Ｍａａａ ｃ Ｆ ｒ ｒ Ｓ ｅａ．Ｅ ｐｅｓ ｎｏ ｔｅａ－ ｅ ｙ ｏ ｌ
ｔ ｐｏ ｔｓｓ ｇ ｎ ｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｅ，ｓ ｒ ｉ ｎ，ｐ ｅ ｉｔ ｅ ｔ ｒ ｍ ｅ ｕ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒ ｃａ ａ ｕ ｖ ｖ ｒ ｄ ｃｓ ｄ ａｈ ｆｏ ｒｃ ｒ ｎ ｏ ｏｅ ｔ ｌ
（３ ：３５５２ ． ２ ）５ １ －３０
［ ］ ＷａｇＭ，Ｗａ ｇＢ， ｎ ｇＸ ｏｅ ｎｉ ｏｔｓ ｅｅ ｕｖ ｉ， ７ ｎ ｎ Ｗａ ．Ａ ｎｖｌ ｔ ｐｐｏｉｇｎ ，ｓｒｉ ｎ ａ ａ ｓ ｖ ｂ１ ，ｐ ３ ｅｐｅ￣ ｎｉ ｅｖｃｌｃｒｉ ｍ ［ ］ ｈｎ ａ Ｆ ｃ． ５ ｘｒｓ ｏ ｎ ｃｒ ａ ａｃｎ ａ Ｊ ．Ｚ ｏｇ Ｈ ｕ ２ ｉ ｏｓ
ｎｍ ｅｌ ｉｅＭＣ －［ ］ Ａ ｈｎ ， ０ ５２ （ ）２ ８２ ２ ｏ ａＣ ｌ Ｌｎ Ｆ７ Ｊ ． ｉ ｅｇ ２０ ，４ ３ ：６ － ． Ｚ ７ ［ ］ Ｔｍｍ Ｉ ６ ａ ，Ｍａａａ Ｓ ｕｖｌ ｅ ａ．ＩＰｆｍｉ ｒｔ ｎｓｒ ｃｄ ｍ Ｙ， ａｓｉｅＥ， ｔ １ Ａ － ｌ ｐｏ ｉ ｕ－ ｌ ａ ｙ ｅ
维普资讯
２０ ０ ７年 ６ 月第 ｌ 第 ｌ ４卷 ６期 （ 刊 ） ＪＭＴ， ｕ ｅ ０ ７， １１ ， ｏ １ （ｓｕｄＥ ｅｙＴ ｎ 旬 Ｐ Ｊｎ ．２０ Ｖｏ．４ Ｎ ．６ Ｉｓｅ ｖｒ ｅ
・
２２ ５ｌ・
性表达率显著低 于 Ⅱ期者 ； 随临床分 期增加 ，ｕｖ ｉ 白阳 Ｓ ｒｉ ｎ蛋 ｖ 性表达率逐渐升高。提示 Ｓｒｉｉ 因不 但参与原 位肿瘤 形 ｕｖ ｎ基 ｖ 成过程的调节 ， 促进其发展 ， 可能参 与癌细胞转 移过 程的调 还
细菌生物膜及其相关研究进展
和糖蛋 白 ， 在细菌 群落外 ， 包裹 对生 物膜 中细菌 的存
临床上 许多顽 固性 、 治性 感染 均 与 形成 细 菌 生 物 难
膜Байду номын сангаас有关 。
活非常重要。生物膜的结构存在着广泛的异质性 ， 其 深处和 浅处 的细菌体 积大 小和代 谢活性 均有显著 差 异 Ｊ 。有些学者认为 ， 在物体表面粘 附生 长的细菌群
在粘 附之前有一 个 条件 膜 的形 成 过程 ： 当无菌 的 医
用植 入器材 （ 多为 生物 材料 多 聚物 ） 人体 内之后 ， 植
２１ 成 熟的生物膜结 构 ． 随着细菌种类 、 附着物 体材 料 、 点及 营养 获得 地 的难 易不同而有所不 同。Ｍ ｒ ｈｂｓ ａｅ ａａ 等人 的成熟生物 膜 模 型［ 从 外 到 内 包 括 主 体 生 物 膜 层 （ｕｋｏ ５ ］ ｂｌ ｆ ｂ ｆ ） 连 接 层 （ｉ ｉ ｉｎ 、 件 层 （ｏｄｔｎｎ ｉｈ 、 ｏｎ ｉ １ｋ ｇｆ ） 条 ｎｎ ｈ ｃｎｉｏｉ ｉ ｇ
对抗菌 药物敏 感 。里层 菌 则不 同 ， 们不 易获 得 营 他
养物质 ， 代谢物 的 排泄 也 只能 通过 周 围 的间质 水道 进行 ， 谢率较 低 ， 代 里层 菌 多处 于 休 眠状 态 ， 般不 一 进行频 繁分裂 ， 菌体体 积较小 。Ｍａ 为 Ｊ由于表 ｈ认 ，
层和里 层细菌 的代 谢 方式 不 同 ， 它们 对环 境反 应 亦
ｆｎ 、 ｉ ）基质 层 （ｕ ｓａ ｍ） ｈ ｓｂｔ ｔ 。研 究发 现 活 的生物 膜 中 ， ｒｕ 含有 １％左右水合 物 ，５ ５ ８ ％左右 基质 ， 细菌 定植 在形
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展近年来，细菌生物膜在医疗、环境、食品等领域的去除成为了人们关注的焦点。
细菌生物膜的形成不仅会导致设备和管道的堵塞，还可能引发严重的传染病。
发展高效、低成本的细菌生物膜去除方法具有重要意义。
随着生物技术和材料科学的发展，各类新型的细菌生物膜去除技术得到了广泛研究，并取得了一定的成果。
一、物理方法物理方法是指利用物理原理去除细菌生物膜。
目前，物理方法较为常见的有声波去除、电解去除和光照去除等。
声波去除是利用高频声波的能量破坏细菌生物膜，其优点是不会产生化学污染物，但操作较为复杂，需要专门的设备。
电解去除则是通过电解产生的氧化剂杀灭细菌和溶解生物膜，这种方法成本较低，但操作过程中需要注意产生的氧化剂对环境的影响。
光照去除则是利用紫外线等光照破坏细菌生物膜，这种方法操作简单，但对光照条件有较高的要求。
二、化学方法化学方法主要是利用化学药剂去除细菌生物膜。
目前，被广泛应用的化学方法有氧化剂、消毒剂和生物素等。
氧化剂可以氧化并破坏细菌生物膜，如过氧化氢和臭氧等。
消毒剂则是利用消毒成分杀灭细菌和去除生物膜，如漂白粉和次氯酸钠等。
生物素是一种特殊的脂质分子，可以破坏细菌生物膜的结构并杀灭细菌。
但需要注意的是，化学方法可能会产生毒性物质，操作时需要小心使用。
三、生物方法生物方法是利用生物体、生物产物或生物技术去除细菌生物膜。
目前，生物方法的研究较为活跃，被广泛关注的生物方法包括利用酶、微生物和植物提取物等。
利用酶去除细菌生物膜是一种绿色环保的方法，酶能够催化细菌生物膜的降解，且不产生有害物质。
微生物则是利用某些特殊的细菌或真菌来降解生物膜，如利用产生蛋白酶的细菌降解生物膜。
植物提取物则是利用植物中的活性成分去除细菌生物膜，这种方法对环境友好且效果显著。
四、材料方法材料方法是使用特殊的材料去除细菌生物膜。
目前，被研究的材料方法包括纳米材料、功能性材料和多孔材料等。
纳米材料有较大的比表面积和活性，能够与生物膜产生有效的作用，如纳米银和纳米氧化锌等。
细菌生物膜的研究进展
细菌生物膜的研究进展作者：崔海英张雪婧赵呈婷等来源：《江苏农业科学》2015年第08期摘要：细菌生物膜是一种包裹在细胞外多聚物基质中的、黏附于有生命或无生命物体表面的细菌群体，相对于游离状态的细菌，生物膜状态下的耐药性更强，给临床治疗带来困难。
近年来，细菌生物膜的研究得到了迅速发展，细菌生物膜的检测技术及清除方法日益完善且效果更佳。
本文介绍了细菌生物膜研究的最新进展，包括细菌生物膜的耐药机理、检测技术、清除方法，并对生物膜的清除进行了展望，为研究细菌耐药性、控制生物膜感染提供了理论基础。
关键词：细菌生物膜；耐药机理；检测技术；清除方法中图分类号： Q936 文献标志码： A[HK]文章编号：1002-1302（2015）08-0011-04[HS）]抗生素的滥用导致细菌的耐药性增强，给临床治疗带来困难。
美国疾病控制与预防中心的专家研究表明，65%～80%的人类细菌感染与生物膜相关，50%的院内感染与医疗器械装置上的生物膜相关联 [1-2]。
在惰性表面形成生物膜后，生物膜保护细菌免受宿主的获得性免疫应答以及吞噬细胞的捕食，使其耐药性提高10～1 000倍 [3]，引起了人们极大的关注。
细菌生物膜（bacterial biofilm，BBF）是指细菌为了适应生存环境，黏附于有生命或无生命物体表面后，被细菌胞外自身产生的多聚物基质包裹的有组织的细菌群体 [4-5]。
细菌生物膜中水分含量可高达97%；除了水和细菌外，生物膜中还含有蛋白质、多糖、肽聚糖、DNA、脂、磷脂等物质 [6]。
本文就细菌生物膜的研究进展进行综述，涉及细菌生物膜的耐药机理、检测技术以及清除方法，并对细菌生物膜清除方法的发展趋势进行了展望。
1 细菌生物膜的耐药机理1.1 细菌生物膜的屏障作用细菌吸附在惰性表面后，自身会产生大量的多糖、脂类等多聚物包裹在细菌外，从而形成了1层天然的屏障，这是生物膜的显著特点之一，这种特点可以防止抗生素嵌入在细菌外壁上。
金黄色葡萄球菌生物膜形成的研究进展
34
Heilongjiang Animal Science andVeterinaryMedicine № 6 2011
金黄色葡萄球菌生物膜形成的研究进展
1 2 陈曦伟 ， 崔玉东 ， 张 2 2 华， 曹宏伟
（ 1． 大庆市高新技术产业开发区经济科技发展局 ， 黑龙江 大庆 163319 ； 2． 黑龙江八一农垦大学， 黑龙江 大庆 163319 ） 中图分类号： S852． 61 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 7034 （ 2011 ） 06 － 0034 － 03
细菌被包裹于胞外基质 外基质组成。生物膜形成后， 中， 对机体免疫清除作用及抗生素的杀菌作用的抵抗 力增强， 使得这两种机制均难以有效地清除感染灶 ， 且生物膜内的细菌还可不断生长并释放入血 ， 造成慢 性感染和停用抗生素后感染复发， 导致疾病迁延不 金黄色葡萄球菌生物膜形成主要经历 愈。研究表明， 2 个阶段， 即起始黏附和接下来的成熟， 它们在生理 每个阶段需要不同的特异性因子 。生 学上彼此不同， 物膜成熟后， 单细胞或细胞簇通过多种机制从生物膜 ， 中解离 金黄色葡萄球菌在机体内会形成新的感染位 点。在机体中， 金黄色葡萄球菌首先附着于基质蛋白 上。金黄色葡萄球菌可以表达多种细菌表面识别黏 使其具有结合纤维蛋白原 附基质分子（ MSCRAMM） ， 或纤维结合蛋白等基质蛋白的能力。 金黄色葡萄球 菌具有强大的体外黏附到塑料制品表面的能力 ， 这是 进行生物膜体外研究的基础。目前， 金黄色葡萄球菌 直接黏附到塑料表面在医疗装置相关感染的致病机 理中所起的作用尚不清楚。在植入的装置插入不久， 宿主的基质蛋白覆盖其表面， 因此基质蛋白和细菌表 面识别黏附基质分子之间的相互作用在细菌的定植 过程中可能发挥着更重要的作用。 金黄色葡萄球菌
慢性伤口细菌生物膜处理方法研究进展
慢性伤口细菌生物膜处理方法研究进展【摘要】本文从慢性伤口细菌生物膜的形成机制和生物学特征出发，对慢性伤口细菌生物膜处理方法进行综述，以求增强医务人员对慢性伤口生物膜研究现状的了解，为慢性伤口治疗提供合理方案。
【关键词】慢性伤口；细菌；生物膜；处理；慢性伤口也称慢性难愈性创面。
慢性伤口的定义是在内外各类因素影响下无法通过正常有序及时修复过程，达到生理解剖功能上完整状态的伤口[1]。
在第三次全国慢性创面流行病学调查中，付小兵院士将慢性创面定义为有特定原因、经正规治疗4周后未愈的创面[2]。
慢性伤口愈合受到多重因素影响，其中细菌生物膜所引起的感染可是延迟慢性伤口愈合的重要因素之一[2]。
由于细菌生物膜不仅会影响伤口愈合进程，也有可能会延长治疗时间，增加患者的经济负担[3]。
因此认识生物膜、掌握生物膜对伤口的影响、实施针对性的伤口处理措施，对促进慢性伤口愈合具有重大意义。
1.细菌生物膜的概述细菌生物膜指细菌在生长过程中为了适应环境而附着于物体表面形成的一种与游走细胞状态相对应的存在形式[4]。
Malone 等[5]结合生物膜体内外证据共性，2017年将其定义简化为：对于治疗和宿主防御具有耐受性的细菌集合。
细菌生物膜的形成是为了细菌能够适应自然环境，是一种利于生存的生命现象，其表面主要由微生物及其分泌物聚集而成，分泌物主要包括脂质蛋白、多糖基质（EPS）、纤维蛋白等[6]。
2.慢性伤口中的细菌生物膜形成的机制细菌生物膜的形成是动态的过程，分为4个阶段[7]:第一是细菌黏附，一般是指细菌黏附到医疗器械或者宿主表面，由于慢性伤口的特点是极度营养缺乏或过剩、低pH、高渗透压等，此时环境不利于细菌正常的复制和繁殖，因此部分细菌会启动多途径释放黏附分子，使得菌体之间以及菌体与伤口之间的粘附性增加，细菌更容易黏附于伤口表面。
第二是细菌繁殖,细菌黏附于伤口表面启动基因表达，细菌快速生长繁殖的同时分泌大量的EPS，大量的EPS将细菌包裹，EPS为细菌的繁殖又提供了多功能和隐蔽的微环境。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展细菌生物膜是一种由细菌聚集在一起形成的粘附层，它们能够在各种物质表面形成并抵抗外界环境的压力和化学物质的侵蚀。
细菌生物膜是很难清洁的，因为它们对传统的消毒方法、物理方法不敏感，而且使用强酸、强碱等化学物质会破坏表面材料和造成环境污染。
因此，研究细菌生物膜去除方法成为了一项热门的研究领域。
近年来，研究人员探索出了许多高效、环保、经济的细菌生物膜去除方法，对于环境保护和公共卫生都有重要的意义。
一、高压水射流法高压水射流法是一种物理法，指的是将高压水流喷射到细菌生物膜表面来清洁细菌。
高压水射流法的原理是，喷射出的高压水流能够撞击细菌生物膜，并使其表面产生微小振动，使细菌在水流的作用下脱落。
由于高压水射流法不会破坏表面材料和环境，因此被广泛应用于食品、水处理等领域，用于清洁设备、管道等生产设备。
二、超声波法超声波法是以超声波的形式作用于细菌生物膜的表面区域，使细菌受到机械性剪切损伤，从而达到清洁细菌的目的。
超声波法具有高效、无副作用等特点，主要应用于食品、医疗等领域。
在超声波法中，超声波的振幅、频率等参数对清洁效果具有重要的作用，合理调整参数可以获得最佳的清洁效果。
三、生物学法生物学法是将一些特殊的微生物或其代谢产物引入到细菌生物膜中，产生生物学反应，通过作用于细菌生物膜从而去除细菌生物膜。
生物学法主要包括利用各种细菌和酵母菌等微生物的代谢物质的研究、利用设置生物膜的活性菌株进行细菌清洁的研究等。
这些微生物代谢产物可以破坏细菌生物膜的结构，从而达到清洁细菌生物膜的目的。
它具有环保、高效、成本低等特点，被广泛应用于生态环境保护、农业种植、食品生产等领域。
光学生物学法是通过利用各种光学装置来去除细菌生物膜。
它基于光学现象和生物化学反应，将高能光通过特定的波长和能量作用于细菌生物膜上，对其进行破坏。
其中最常用的是紫外线和电离辐射法。
这些方法虽然能够有效去除细菌生物膜，但在实际应用中还存在许多问题，如对表面材料的破坏、辐射剂量等问题。
鞭毛运动及胞外聚合物介导生物膜形成的研究进展
鞭毛运动及胞外聚合物介导生物膜形成的研究进展发布时间：2022-07-21T07:55:51.877Z 来源：《科学与技术》2022年30卷第5期第3月作者：王树东[导读] 细菌在面对环境压力时，通常会主动调节自身的生理行为以聚集生长或形成生物膜来抵御恶劣环境的影响王树东（合肥工业大学，安徽省合肥市，230009）摘要：细菌在面对环境压力时，通常会主动调节自身的生理行为以聚集生长或形成生物膜来抵御恶劣环境的影响。
普遍存在于冷却水塔、食品加工厂或饮用水系统中的生物膜会导致微生物污染和系统堵塞，造成社会经济损失、威胁公众健康安全。
生物膜形成包含一系列复杂的变化过程，由表面附着开始，随后是微菌落的形成和分化结构的演化。
本文综述了细菌鞭毛介导的运动以及分泌的胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）在生物膜初期形成中的作用，并在此基础上为探究生物膜形成的内在机制提出了建议，以期为饮用水系统和其它水环境的微生物污染控制提供理论指导和新的思路。
关键词：鞭毛运动、胞外聚合物、表面附着、生物膜以往的研究表明，细胞-细胞和细胞-固体表面间的相互作用决定了细菌附着和生物膜的形成过程，然而这一过程依赖于细菌和固体表面的物理化学性质，以及其所处的微观环境[1]。
根据微观环境条件的改变，细菌会响应调节其生理行为（如鞭毛的合成和运动，以及胞外聚合物、信号分子的生成）以抵御不利环境对其的影响[2]。
细菌的个体行为会干预细胞-细胞间和细胞-基质间的交互作用，使得细菌在悬浮和附着状态之间切换，这也是细菌抵御不利环境的生存保护机制。
因此，细菌鞭毛介导的运动和分泌的EPS对细菌附着和生物膜形成至为重要，本文综述了生物膜的形成以及运动和EPS介导生物膜形成的方式。
1生物膜形成过程及优缺点生物膜是细菌附着在固体表面后分泌粘性胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）并在其包裹下生长繁殖而形成的细菌菌落[3]。
细菌生物膜的研究进展
·343 ·
·综述·
细菌生物膜的研究进展
李彤 庄辉
在自然界、某些工业生产环境 (如发酵工业和废 水处理) 以及人和动物体内外 ,绝大多数细菌是附着在 有生命或无生命物体的表面 ,以生物膜 (biofilm , BF) 方 式生长 ,而不是以浮游 (planktonic) 方式生长。BF 是细 菌在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构 ,同一 菌株的 BF 细菌和浮游生长细菌具有不同的特性。虽 然人类第一次借助显微镜观察到的是人牙菌斑 BF 细 菌 ,但多年来经典细菌学主要是研究浮游生长的细菌 , 而忽视了对 BF 细菌的研究〔1 ,2〕。
( Staphylococcus epidermidis) 浮游细胞刺激人血淋巴细胞 种寡聚糖等 ;合生元 (synbiotics) ,即益生菌和益生元同 产生的γ干扰素量是 BF 细胞的 8～16 倍 ; (2) 抵抗单 时并用的生态制剂〔21〕。
成熟的 BF 在内在的调节机制或在外部冲刷力等作用
二 、生物膜细菌致病的机制
下可部分脱落 ,脱落的细菌又转变成浮游生长状态 ,可
(一) 抗生素抗性 :与浮游细菌相比 ,BF 细菌对抗
再粘附到合适的表面形成新的 BF。
生素的抗性可提高 10～1 000 倍。BF 细菌抗药性主要
由于 BF 的形成是一个动态过程 ,且结构上存在不 取决于其多细胞结构〔12 ,13〕: (1) BF 中的 EPS 起屏障作
宿主无危害 ,而另一些细菌则可能对宿主有致命威 长缓慢或停止分裂 ,这类细菌一般对抗生素敏感性差。 胁〔9〕。因此 ,不均质性是细菌 BF 的另一个重要特性 , 因此 ,BF 结构的不均质性和 BF 细菌生理上的不均质
基于群体感应调控细菌生物膜形成研究进展
第２期 收稿日期：２０２０－１０－２３作者简介：孙长龙（１９９５—），辽宁鞍山人，硕士，研究方向：污染生态；通信作者：张 阳（１９７５—），女，教授，博士研究生，研究方向：微生物生态。
基于群体感应调控细菌生物膜形成研究进展孙长龙，吴 思，张倩楠，马 信，齐笑萱，张 阳（沈阳师范大学生命科学学院，辽宁沈阳 １１００３４）摘要：近些年来，许多研究都表明细菌等微生物之间存在群体感应现象（ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ，ＱＳ）。
许多细菌都能合成并分泌自诱导物质来调控基因的表达调控生物膜的形成，以此保证细菌在生长过程中适应新的环境。
生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ）的存在与细菌的抗逆能力有很大的关联，基于驱散群体感应抑制生物膜的形成也成了目前的研究热点之一。
本文主要综述了近几年在群体感应领域的一些发现，主要对细菌生物膜形成相关研究做了一些总结。
关键词：群体感应；生物膜；群体感应抑制剂；细菌中图分类号：Ｓ８５３．７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０２－００８９－０３ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＢａｃｔｅｒｉａｌＢｉｏｆｉｌｍＦｏｒｍａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＱｕｏｒｕｍＳｅｎｓｉｎｇＳｕｎＣｈａｎｇｌｏｎｇ，ＷｕＳｉ，ＺｈａｎｇＱｉａｎｎａｎ，ＭａＸｉｎ，ＱｉＸｉａｏｘｕａｎ，ＺｈａｎｇＹａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｈｅｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００３４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｍａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｂｅｓｓｕｃｈａｓｂａｃｔｅｒｉａ（ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ，ＱＳ）．Ｍａｎｙｂａｃｔｅｒｉａｃａｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅａｎｄｓｅｃｒｅｔｅｓｅｌｆ－ｉｎｄｕｃｉｎｇｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｔｏｒｅｇｕｌａｔｅｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｒｅｇｕｌａｔｅｂｉｏｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｏａｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｂａｃｔｅｒｉａａｄａｐｔｔｏｎｅｗｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｇｒｏｗｔｈ．Ｂｉｏｆｉｌｍ（ｂｉｏｆｉｌｍ）ｈａｓａｇｒｅａｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｂａｃｔｅｒｉａ，ａｎｄｔｈｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｂｉｏｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｐｅｒｓａｌｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅｆｉｎｄｉｎｇｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｍａｉｎｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｂｉｏｆｉｌｍｍａｄｅｓｏｍｅｓｕｍｍａｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ；ｂｉｏｆｉｌｍ；ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒ；ｂａｃｔｅｒｉａ１ 群体感应系统与细菌生物膜的形成１．１ 细菌中的群体感应群体感应（ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ，ＱＳ）又称细胞交流，是指菌体自身产生化学信号并且感知其相应信号浓度变化，进行微生物种间或种内信息交流，从而调节微生物群体行为的一种特殊调控系统。
细菌生物膜及其与细菌耐药性关系的研究进展
有研究认 为 ， 质粒 基因产物在赠 予细胞和接受 细胞之 间
的 水 平 转 移 时 诱 导 生 物 膜 的 形成 。 大 肠 埃 希 菌 的 研 究 表 明 ， 对
天 然 结 合 质 粒 表 达 因 子 能 诱 导 浮 游 细 菌 形 成生 物 膜 或进 入 生 物 膜 菌 落 。 物 膜 中 的细 胞 达到 一 定 数 目时 ， 泌 的 信 号 分 子 生 分
段 ， 观察 到 Ｅ Ｓ合 成 增 加 外 。 经 常 观 察 到 Ｂ Ｆ 对 抗 生 素 除 Ｐ 亦 Ｂ 敏感性降低 。 ．
的 大 量 产 生 有 关 。 与致 病 菌 在 体 内形 成 生 物 膜 有 关 。 菌 生 亦 细
１３ 生 物 膜 成 熟 表 面 固生 细 菌 包 裹 在 其 自身 分 泌 的 多 聚 ． 糖 基 质 中 ， 成 高 度 有 组 织 的 结 构 。 激 光 共 聚 焦 显 微 镜 形 （ Ｌ Ｍ ） 察 发 现 这 些 结 构 是 不 均 质 的 ； 物 膜 不 是 由 同代 Ｃ Ｓ 观 生 的微 生 物 菌 落 形 成 的单 细 胞 结 构 ， 是 在 时 间 和 空 间 上 世 代 而 交 替 的菌 落 共 殖 的 。 细胞 置 身 于 由基 质 包 绕 的“ 菇 状 ” “ 磨 或 塔 状 ” 菌 落 中 。围绕 在 微 菌 落 之 间 有 开 放 的 输 水 通 道 ． 过输 傲 通 水 通 道 运 送 养 料 、 、 谢 产 物 和 排 出 物 等 。生 物膜 在结 构 上 酶 代
性 的结 合 特 定 蛋 白 。 当细 菌 黏 附 于 固 体 表 面后 ， 菌 产 生 的 胞 细 外 多 糖 对 生 物膜 的形 成 和稳 定 生 物 膜 的 三 维 结 构 起 着 十 分 重
铜绿假单胞菌生物膜研究进展
铜绿假单胞菌生物膜研究进展孟菲;黎书长;杨武宁;刘伟;银慧慧;韦晓洁;姜源明;赵武;覃振华【摘要】The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is a gram-negative bacteria which can form biofilms.In this review,we summarized the biology mechanism of biofilms in Pseudomonas aeruginosa,including Pseudomonas aeruginosa adhesion,extracellular polysaccharide Psl and Pel,alginate participated in the biofilm maturation,and quorum sensing systems regulated the formation of biofilm in Pseudomonas aeruginosa,and the drug target on biofilm.The bacterial biofilms protected the bacteria from unsuitable environmental conditions.Through researching the structure and the pathogenesis of Pseudomonas aeruginosa,and its resistance molecular mechanisms,we could adjust or regulate the expression of biofilm-associated factors,optimize the anti-infection treatment in Pseudomonas aeruginosa.%条件致病菌铜绿假单胞菌(PA)是一种能形成生物膜的革兰氏阴性菌,作者综述了PA生物膜形成的生物学机制,包括菌体黏附、胞外多糖Psl和Pel、藻朊酸盐等参与细菌生物膜成熟的过程及群体感应系统调节相关因子表达,从而调控细菌形成生物膜应对不良环境.此外还概括了将生物膜作为靶点开发的药物等生物膜相关的研究进展.生物膜是菌体逃避有害刺激的护盾,研究其结构、形成及致病机理,了解PA产生耐药性的分子机制,对于通过调节生物膜形成或调控生物膜相关因子的表达进而优化PA的抗感染治疗有十分重要的意义.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2016(043)011【总页数】6页(P2976-2981)【关键词】铜绿假单胞菌;生物膜;群体感应系统【作者】孟菲;黎书长;杨武宁;刘伟;银慧慧;韦晓洁;姜源明;赵武;覃振华【作者单位】广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001;广西大学动物科学技术学院,南宁 530004;广西壮族自治区兽药监察所,南宁 530001;广西壮族自治区兽药监察所,南宁 530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁530001;广西壮族自治区兽医研究所,广西动物疫病病原生物学与诊断重点实验室,南宁 530001【正文语种】中文【中图分类】R378.99+1铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa，PA)又称绿脓杆菌，是一种广泛分布于自然界的条件致病菌。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
306中国医学文摘耳鼻咽喉科学NEWS AND REVIEWS/November 2009, Vol.24, No.6专题论坛抗生素的合理应用EATURE1 生物膜的概念细菌生物膜是指在多聚糖、蛋白质和核酸等组成的基质内相互粘连粘附于物体表面的细菌群体[1]。
生物膜可以由一种或几种细菌混合生长而成。
乳酸乳球菌与萤光假单胞菌混合形成的生物膜就是一个典型的例子。
乳酸乳球菌自身不易形成生物膜，但可以提供给萤光假单胞菌乳酸作为养料，而萤光假单胞菌帮助乳酸乳球菌固定在物体表面，并且消耗氧气为乳酸乳球菌这一厌氧菌提供更合适的生长环境[2]。
生物膜的生命周期分为附着、生长和分离3部分。
附着阶段，物体表面的血清蛋白和其他物质作为连接物介导细菌的附着；生长阶段，细菌通过分裂并在物体表面定植，生成聚合物基质，使得生物膜形成三维结构，并形成隧道，这些隧道帮助营养物质的交换以及废物的排出，并调节生物膜内的pH 值。
生物膜中的细菌对氧气和营养的需要有所减少，废物通过其内的管道得以排出。
生物膜内细菌间的紧密接触为携带耐药基因的质粒的交换和对密度感应分子的交流提供了良好环境。
生物膜内的细菌间更利于质粒、酶和其他分子的交换，通过化学信号进行交流。
生物膜的形成需要细菌间的化学信号进行协调。
使得细菌能感知到周围细菌的存在并对环境变化作出相应的反应。
这一过程称为密度感应（quorum-sensing ）。
虽然不同细菌的生物膜有其特异性，但均具有一些普遍的结构特征。
生物膜中细菌形成的微菌落间具有间隙空位（interstitial voids ），液体可在这些间隙中流动，使得营养物质、气体和抗菌药物得以扩散。
生物膜的结构随着外部和内部的改变而持续变化。
2 生物膜与临床99%的细菌以生物膜的形式生活，美国疾病控制与预防中心估计至少65%的人类细菌感染与生物膜有关[3]。
生物膜已经被证实与慢性中耳炎、中耳胆脂瘤、慢性腺样体炎[1]等疾病相关。
Pawlowski 等[4]于2005年在耳蜗植入体上发现了细菌生物膜。
Cryer 等[5]于2004年发现一些慢性鼻窦炎手术治疗后症状仍持续细菌生物膜研究进展郑波[关键词] 生物膜（Bio films ）；抗药性，细菌（Drug Resistance ，Bacterial ）郑波北京大学第一医院临床药理研究所，北京 100034广东人，副教授，副主任医师，主要从事细菌耐药机制和抗菌药物合理应用的研究工作。
Email ：doctorzhengbo@的患者鼻窦中存在生物膜，这些患者主要为铜绿假单胞菌感染。
Ramadan 等[6]于2005年对5位慢性鼻窦炎患者进行黏膜活检，对标本进行扫面电镜检查均发现有生物膜的存在。
此外，生物膜已被证实与下列感染有关：慢性前列腺炎、导管相关感染、人工关节感染、牙周病、心内膜炎以及囊性纤维化患者的假单胞菌肺炎等。
3 生物膜与抗菌药物耐药生物膜内细菌对抗菌药物的敏感性较游离状态时显著降低，最低可降低1000倍。
其原因包括生物膜的结构阻止了药物的传输或生物膜中的细菌的生理学改变等。
以前一直认为生物膜介导的对抗菌药物耐药的原因是抗菌药物难以渗透入生物膜。
但一些研究否认了这一假设。
研究显示喹诺酮类可以很快的渗透到铜绿假单胞菌和肺炎克雷白杆菌生物膜的深部[7，8]，四环素可很快的渗透到大肠埃希菌生物膜内，万古霉素可以很快渗透到表皮葡萄球菌生物膜内。
目前唯一得到证实的是氨基糖苷类药物，由于生物膜中的基质带负电荷，而氨基糖苷类带有正电荷，因此氨基糖苷类药物难以渗透到生物膜的深部[9]。
生物膜对β内酰胺类耐药性增加的机制之一是细菌产生的β内酰胺酶在生物膜表面基质内聚集，可达到很高的浓度，能迅速的将渗透进生物膜内的β内酰胺类抗生素水解掉，有效保护深部细菌不被β-内酰胺类抗菌药物灭活[10]。
有研究证实氨苄西林会被肺炎克雷白杆菌生物膜表层中聚集的β内酰胺酶快速水解。
生物膜造成的缺氧环境也增加了对抗菌药物耐药性。
一项在囊性纤维化患者生成的铜绿假单胞菌生物膜的研究显示氧气仅能渗透到生物膜的25%深度。
铜绿假单胞菌在厌氧条件下比在有氧条件下对抗菌药物的敏感性明显降低[11]。
由于很多抗菌药物对繁殖期细菌杀伤作用更强大，如青霉素类、头孢菌素类和碳氢霉烯类等。
在生物膜深部的细菌受氧气、营养物质缺乏的影响及可能存在的密度感应系统的调控，使得细菌的生长、繁殖速度下降，影响抗菌药物对其作用。
因此在抗菌药物作用下，生物膜中相对敏感的细菌会被杀死，但耐药菌会持307中国医学文摘耳鼻咽喉科学November 2009, Vol.24, No.6/NEWS AND REVIEWS续存在，而一旦抗菌药物停止使用后，这些耐药菌会重新繁殖、生长。
生物膜形成后特殊基因的表达也是生物膜对抗菌药物耐药的一个原因。
如生物膜中的细菌在与β内酰胺类长时间接触后，其编码β内酰胺酶的基因大量表达，β内酰胺酶产生显著增多，增强生物膜中细菌对β内酰胺类抗菌药物的耐药性。
铜绿假单胞菌的ndvB 基因编码外周胞质葡聚糖，该基因仅在生物膜形成后表达，大量生成的葡聚糖限制了妥布霉素在铜绿假单胞菌生物膜中的渗透，导致妥布霉素无法作用于生物膜深部的细菌[12]。
4 防止生物膜形成的措施为防止生物膜的形成，人们进行了大量研究，发现以下这些措施通过降低细菌粘附或使用具有杀菌作用的材料可能预防生物膜的形成。
①有研究显示在含金薄膜上合成以三甘醇（triethylene glycol ，TEG ）结尾的单层直链硫醇可明显抑制大肠埃希菌生物膜的形成。
这一现象可能是接触面的溶剂结构、TEG 的化学排斥性质和TEG 抑制细菌的动力等多因素作用的结果[13]。
②2-甲基丙烯酰羟乙基磷酰胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcho line ，MPC ）聚合膜是由MPC 与其他乙烯基化合物聚合而得，侧链上含有类似细胞膜结构的磷脂极性基团，所以具有优良生物相容性，已广泛应用于血液透析、人造器官、膜充氧器和一次性临床设备等生物医学领域。
Kiyohisa 等[14]将包被PMB （MPC-co-n-butyl methacrylate ）的不锈钢板和未包被的钢板分别置于含金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和铜绿假单胞菌的培养液中温育，发现实验组较对照组未形成生物被膜，分别使用头孢唑啉、庆大霉素后，对照组细菌的数目没有显著地减少，而实验组细菌的数目显著地减少。
③金黄色葡萄球菌RNA III （一种sRNA ）已经被证实作用于多个毒力相关基因参与调控金黄色葡萄球菌的致病性。
RIP （RNA III -inhibiting peptide ）是一种通过干扰密度感应系统来阻止金黄色葡萄球菌生物膜形成的七肽。
将其包被在输尿管内支架并植入鼠的膀胱，可抑制金黄色葡萄球菌生物被膜的形成，且对替考拉宁具有增效作用[15]。
④在生物材料中加入抗菌药物也可抑制表面生物膜的形成。
用铸模的方法在形成硅胶的前提中加入利福平，可明显抑制硅胶表面表皮葡萄球菌定植和生长。
⑤有实验证实了光折射率为1.7～1.9、厚度为100～600 nm 的无定形的类金刚石沉着在聚氨酯表面的模型具有对微生物黏附和内壁结垢的抵抗作用。
总的来说，聚氨酯上镀制越薄、光折射率越低的无定形类金刚石保护膜，将成为一种越有力的抗菌黏附生物材料[16]。
5 生物膜的清除虽然生物膜中的细菌对抗菌药物的敏感性有不同程度的下降，但还是有一些抗菌药物对特定细菌形成的生物膜有一定的清除作用。
流感嗜血杆菌是慢性鼻窦炎的重要病原菌，一项体外研究显示环丙沙星和头孢克肟对游离状态的流感嗜血杆菌均有很好的抗菌活性，但对于形成生物膜的流感嗜血杆菌，环丙沙星对大多数菌形成的生物膜具有很好的清除作用，而头孢克肟却无活性。
此外，利福平和环丙沙星联合能更有效清除流感嗜血杆菌生物膜[17]。
对于凝固酶阴性葡萄球菌中的路邓葡萄球菌生物膜，莫西沙星显示出非常好的清除生物膜能力，生物膜杀菌浓度90（bio film bactericidal concentrations ，BBC 90）仅为2 μg/mL ，远低于利奈唑胺（BBC 90>128 μg/mL ）、四环素（BBC 90 128 μg/mL ）、达托霉素（BBC 90 128 μg/mL ）和万古霉素（BBC 90>128 μg/mL ）[18]。
密度感应系统抑制剂不但能抑制生物膜形成，还能用于清除已形成的生物膜。
RIP 可增强万古霉素、环丙沙星或亚胺培南对金黄色葡萄球菌生物膜的作用[19]。
采用一些物理手段如超声波、电磁波、电流等可增强抗菌药物对生物膜的清除作用[20]。
电流可增强氨基糖苷类、喹诺酮类对游离状态的铜绿假单胞菌、肺炎克雷白杆菌、表皮葡萄球菌、大肠埃希菌、格氏链球菌的杀菌作用。
2000 mA 的电流可增强万古霉素对甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌生物膜的形成，200或2000 mA 的电流可协同达托霉素和红霉素增强对表皮葡萄球菌生物膜的清除作用[21]。
一项研究将来自慢性鼻窦炎的的金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌在体外进行生物膜培养，通过采用流动水冲洗去除盐分，生物膜中的细菌数量明显减少。
采用一种类似肥皂水的表面活性剂和钙离子螯合物，无需用冲洗亦可明显减少细菌数量[22]。
生物膜在感染尤其是慢性感染中的作用已越来越多的受到重视，随着人们对生物膜形成机制及耐药机制研究的不断深入，以及人们对包括抗菌药物在内的不同物质对不同细菌生物膜的抑制能力的认识，我们会更好的开发和使用相应措施减少生物膜造成的危害。
1. Ramadan HH ．Chronic rhinosinusitis and bacterial bio films ．Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg ，2006，14：183-186．2. Kives J ，Guadarrama D ，Orgaz B ，et al ．Interactions in Bio films of Lactococcus lactis ssp ．Cremoris and Pseudomonas fluorescens Cultured in Cold UHTMilk ．J Dairy Sci ，2005，88：4165-4171．3. Potera C ．Forging a link between bio films and disease ．Science ，1999，283：1837-1839．4. Pawlowski KS ，Wawro D ，Roland PS ．Bacterial bio film formation on a human cochlear implant ．Otol Neurotol ，2005，26：972-975．5. Cryer J ，Schipor I ，Perloff JR ，et al ．Evidence of bacterial bio films in human chronic sinusitis ．ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec ，2004，66：155-158．6. Ramadan HH ，Sanclement JA ，Thomas JG ．Chronic rhinosinusitis and bio films ．Otolaryngol Head Neck Surg ，2005，132：414-417．7. Vrany JD ，StewartPS ，Suci PA ．Comparison of recalcitrance to cipro floxacin and levo floxacin exhibited by Pseudomonas aeruginosa bo films displayingrapid-transport characteristics ．Antimicrob Agents Chemother ，1997，41：1352-1358．8. Anderl JN ，Franklin MJ ，Stewart PS ．Role of antibiotic penetration limitation in Klebsiella pneumoniae bio film resistance to ampicillin and cipro floxacin ．Antimicrob ．Agents Chemother ，2000，44：1818-1824．专题论坛EATURE抗生素的合理应用9. Shigeta M，Tanaka G，Komatsuzawa H，et al．Permeation of antimicrobial agents through Pseudomonas aeruginosa biofilms：a simple method．Chemotherapy，1997，43：340-345．10. Bagge N，Ciofu O，Skovgaard LT，et al．Rapid development in vitro and in vivo of resistance to ceftazidime in biofilm-growing Pseudomonas aeruginosadue to chromosomal h-lactamase．APMIS，2000，108：589-600．11. Borriello G，Werner E，Roe F，et al．Oxygen limitation contributes to antibiotic tolerance of Pseudomonas aeruginosa biofilms．Antimicrob AgentsChemother，2004，48：2659-2664．12. Mah TF，Pitts B，Pellock B，et al．A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance．Nature，2003，426：306-310．13. Hou S，Burton EA，Simon KA，et al．Inhibition of Escherichia coli biofilm formation by self-assembled monolayers of functional alkanethiols on gold．ApplEnviron Microbiol，2007，73：4300-4307．14. Fujii K，Matsumoto HN，Koyama Y，et al．Prevention of biofilm formation with a coating of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer．J Vet MedSci，2008，70：167-173．15. Cirioni O，Ghiselli R，Minardi D，et al．RNA III-inhibiting peptide affects biofilm formation in a rat model of staphylococcal ureteral stent infection．Antimicrob Agents Chemother，2007，51：4518-4520．16. Liang X，Wang A，Cao T，et al．Effect of cast molded rifampicin/silicone on Staphylococcus epidermidis biofilm formation．J Biomed Mater Res A，2006，76：580-588．17. Slinger R，Chan F，Ferris W，et al．Multiple combination antibiotic susceptibility testing of nontypeable Haemophilus influenzae biofilms．Diagn MicrobiolInfect Dis，2006，56：247-253．18. Frank KL，Reichert EJ，Piper KE，et al．In vitro effects of antimicrobial agents on planktonic and biofilm forms of Staphylococcus lugdunensis clinicalisolates．Antimicrob Agents Chemother，2007，51：4518-4520．19. Cirioni O，Giacometti A，Ghiselli R，et al．RNAIII-inhibiting peptide significantly reduces bacterial load and enhances the effect of antibiotics in thetreatment of central venous catheter-associated Staphylococcus aureus infections．J Infect Dis，2006，193：180-186．20. del Pozo JL，Patel R．The challenge of treating biofilm-associated bacterial infections．Clin Pharmacol Ther，2007，82：204-209．21. del Pozo JL，Rouse MS，Mandrekar JN，et al．Effect of electrical current on the activities of antimicrobial agents against pseudomonas aeruginosa，staphylococcus aureus，and staphylococcus epidermidis biofilms．Antimicrob Agents Chemother，2009，53：35-40．22. Desrosiers M，Myntti M，James G．Methods for removing bacterial biofilms：invitro study using clinical chronic rhinosinusitis specimens．Am J Rhinol，2007，21：527-532．（收稿日期：2009-10-10）编辑 王琪 赵黎明本栏目由拜耳先灵医药协办308中国医学文摘耳鼻咽喉科学NEWS AND REVIEWS/November 2009, Vol.24, No.6。