细菌生物膜：当前研究的回顾

第1页

细菌生物膜：当前研究的回顾

五德兰西Pulcini

第三场Néphrologie卷。 22 N°8 2001年，第439-441439生物膜工程中心，波兹曼，美国

译介生物膜生长的大多数细菌的优选方式。生物膜中存在的细菌提供了一个保护环境，有效地防止了攻击抗微生物剂，生物杀伤剂，以及宿主的防御机制。 正是这种生物膜生存战略，使治疗难度和erradication 几乎是不可能的。 生物膜中的感染和破坏起到一定作用医疗植入物的1和在疾病如龋齿，耳炎媒体，骨髓炎，心内膜炎和囊性纤维化。2研究生物膜的形成始于上世纪70年代初基于该假设的生物膜是相对简单均匀的粘细菌组成的系统physiolo-从他们的浮游或自由浮动的反gically似有似无部分。 在技术进步已使生物膜的科tists确定生物膜系统的复杂性。2,3此演示文稿是目前生物膜研究的概述emphazing 4主题领域：以生物膜的抗生素抗性和宿主防御机制，生物膜struc-的复杂性TURE，可能存在的生物膜表型，而生物膜细胞内细胞间通讯的后果。细菌生物膜第顽拗生物膜的发展是一种非常有效的生存stra-

tegy细菌。 事实上，这个潜在的问题设备相关

感染，如心脏起搏器，血液透析导管和心脏阀门指出，是多么有效的细菌可以存活内

生物膜矩阵。2的表面的电子显微镜照片医疗器械常常表现出细菌细胞的厚层嵌入进行引导的多糖基质。4研究已经表明生物膜细胞可以表现出对生物杀伤剂，抗微生物剂的抗性增加，

和宿主防御机制相比，浮游

细胞。2,5许多假说已经被提出来尝试

来解释这一现象。 在某些情况下，可以有limi-塔季翁的抗菌剂的渗透到生物膜

由于胞外多糖基质的物理屏障。6在此外，微环境的生物膜内的存在

使细菌细胞在不同生理状态存在3从而影响了抗菌剂的吸收率成

细胞。7在生物内的这些差异在细菌细胞生理学

影片将细胞的敏感性降低一些抗菌剂

如生长依赖性抗生素。8然而，扩散和单独的生理差异可能不会占到整个

在敏感性降低，以出现在生物膜细胞的抗菌剂。这表明，在浮游细菌的其他变化

成为生物膜细胞可能以某种方式过程中的细胞也影响其易患各种抗菌药物。

宿主的防御机制，很少能解决生物膜相关

感染。2在生物膜的形成，附着的细菌

细胞释放抗原，从而刺激生产的抗

机构。 吞噬细胞，引起生物膜会释放phago-

cytic酶反应。 不幸的是，这些酶将不会

彻底摧毁生物膜，而是可以破坏surroun-

丁健康的宿主组织。9

此外，一些浮游菌

可以从生物膜基质中释放，从而在传播各种

全国细菌。10

矩阵的复杂度

附着细菌产生的胞外多糖基质

可以作为嵌入在所述细胞的保护性聚合物。

由于生物膜变厚，它开始发展成为一个充满活力，简历•摘要

莱斯生物膜protègent莱cellulesbactériennes驳莱antibiotiques等LESmécanismes日防务杜receveur。 AFIN德comprendre评论。控制器莱生物膜，IL EST重要的德connaître拉complexité德子fonctionnement。 CECI EST UNE VUE D'合奏德世嘉的Domaines德拉RECHERCHE actuelle河畔乐生物膜：拉电阻杜生物膜辅助antimicrobiens等辅助méca-nismes去防守，拉complexité德拉结构都生物膜，L'存在可能D'UN型杜生物膜等LES ramifica-系统蒸发散德通讯小细胞-小细胞A L'INTERIEUR杜生物膜。絮叨克莱斯：生物膜-电阻- Mécanismes去防守。提供生物膜细菌细胞有保护环境

允许生存的抗生素和宿主防御机器人-

共享机制。 为了理解如何控制生物膜，它是

重要的是要理解的生物膜系统的复杂性。

这是在当前生物膜研究的四个方面概述：生物膜的耐抗微生物和宿主防御机制，

生物膜结构的复杂性，可能存在的

生物膜表型和细胞的细胞通讯的后果

化生物膜内。

关键词：生物膜-电阻-宿主的防御机制。

第2页

的异构矩阵穿插渠道，允许营养和氧气渗透到连深处吉诺萨缺乏的LASR，椰子HSL的群体感应系统

已经示出，以产生缺乏塔生物膜和17

厚的生物膜。 利用生物膜的显微图像共焦激光扫描显微镜（CSLM）揭示了结构

复杂性特征的塔和蘑菇状的形状穿插着开放的渠道。

11生物膜的变化厚度和流量的生物中创建的微环境

电影。 用微电极技术，使resear-

chers绘制出这种变化，通过测量特性

à生物内的pH值，溶解氧，硝酸盐的浓度

电影。 例如，在一个 绿脓杆菌生物膜

存在的氧浓度梯度，使得一些

细菌细胞会越来越大，而有氧别人，更深

在基质中，将居住在厌氧环境。

12这种变化的代谢状态具有深远的影响

在生物体的存活能力杀死某些antimi-crobial代理商。

13空间异质性中的这个概念生物膜已应用于氧的限制（从有氧到

厌氧），环比增长pH值，养分和利率。3

s 出现 生物膜表型当细菌细胞附着在表面上，它经历了一个的生理和代谢的变化次数。 细菌是在几分钟的培养速度分裂，会停止分裂小时前，当附着在表面。

14在此期间，有正在发生的是细菌细胞，使许 ​多变化从浮游生物到生物膜细胞的转化。 报告基因技术已经表明，藻酸盐启动子的活性（algC），参与基质生产在体育 铜绿假单胞菌，是最新的稳压当细菌细胞附着在表面迟来。

15的差异分析表达（诱导或抑制）

蛋白或蛋白组学使研究人员能够分析蛋白质生物体在时间或根据某一特定点的表达特定条件。 P 的细胞 绿脓杆菌附着在表面已经显示表达变化的蛋白质谱在短短的10分钟（当相比浮游细胞）接种后（Pulcini，工作正在进行中）。 这些差异在

初粘力在表达表明生理

变化正在小区内发生由于它们附着于表面。这些变化是显著，并有领先研究人员POS-tulate明显的表型生物膜的存在。

10Š 细胞间通讯

已经显示这两种革兰氏阳性和革兰阴性略去细菌利用化学信号分子来协调活动中的细菌细胞。16这些信号分子的作用依赖于一种称为定义为能力群体感应过程的分子中，以引起一个动作取决于其浓度内环境。 的信号的浓度摩尔-cule可以增加时，才会有bac-足够数量的terial细胞产生的特定信号。 由于生物膜deve-在基质内的LOP，细菌细胞已被证明以释放这些化学信号。 具体地，革兰氏阴性菌具有被证明产生仲裁密度信号分子被称为酰基高丝氨酸内酯（间保守）。 P 的突变株 aeru-

渠道多出现在正常的 体育 铜绿假单胞菌生物膜。卤代呋喃酮，分离出的海洋红藻Delisea pulchra，已显示出作为对阻滞剂受体酰基高丝氨酸内酯。 聚合物嵌入这些卤代呋喃酮，并放置在海有被证明对海洋微生物抵抗殖民只要5个月。18这是完全有可能开发植入材料的换货嵌有类似的丝氨酸内酯化合物，阻止可能允许一个更好的水平的生物膜控制在医疗设置。1的 结论生物膜被发现在几乎所有环境系统斯图死亡，在几乎所有的工业和医疗的环境，微生物污染是个问题。 细菌做的事实不总是住在单细胞悬浮液，而是住在复杂的生物膜栖息地，有显著后果的

在我们研究大多数细菌物种的方式。 为了

预防和/或控制生物膜的形成，就必须

该方法被开发的目标等方面

生物膜系统如在bac-细胞信号或表型的改变

terial细胞。就目前的研究和发展趋势的进一步资料

生物膜科学，请访问生物膜工程中心

网站（）。

住址去对应关系：夫人埃莉诺·德兰西Pulcini 生物膜工程中心366每股收益大厦蒙大拿州立大学博兹曼，蒙大拿59717，USA 1 Costerton JW，斯图尔特的PS。 持久性细菌感染，Nataro太平绅士，布莱瑟MJ，坎宁安-Rundles S，EDS，ASM出版社，华盛顿特区，2000年;423-39。2 Costerton JW，斯图尔特的PS，格林伯格的EP。 细菌生物膜：一个常见的造成持续性感染。 科学1999; 284：1318年至1322年。3 deBeer D，Stoodley磷，罗伊楼莱万多夫斯基Z的生物技术和bioengi-neering 1994; 43：1131-8。4 Marrie TJ，内里根Ĵ，Costerton JW。 临床微生物感染1982;66：1339年至1341年。5，安华H，vanBiesen T，达斯古普塔男，林钾，Costerton JW。 抗菌试剂及化学1989：33; 1824-6。6，斯图尔特的PS。 抗菌试剂及化学1996; 40：2517-22。7，斯图尔特的PS。 抗菌试剂及化学1994; 60; 一六九○年至1692年。

第三场

Néphrologie卷。 22 N°8 2001440引用

第3页

8 Anderl JN，富兰克林乔丹和斯图尔特的PS。 抗生素渗透limi-作用塔季翁在 肺炎克雷伯菌生物膜耐氨苄青霉素和cipro-floxacin。 抗菌试剂及化学2000; 44：1818年至1824年。9林文瀚，陈R，林钾，Costerton JW。 感染与免疫1980; 28：546-56。10 Costerton JW。 在非可培养微生物的环境中，科尔韦尔RR，污秽的DJ，主编。 ASM出版社，华盛顿特区，2000年; 131-45。11 deBeer D，Stoodley磷，莱万多夫斯基Z的生物技术与生物工程1994年; 44：636-41。12，徐KD，斯图尔特的PS，夏男，黄C，McFeters乔治亚州。 生理空间异质性 绿脓杆菌生物膜是由氧确定根可用性。 应用与环境微生物1998; 64：4035-9。13，徐KD，McFeters GA，斯图尔特的PS。 抗菌抗生物膜剂。 微生物学2000; 146：547-9。14米的AR，汉密尔顿马，露营AK。 视表面相关的滞后时间在主生物膜细胞的生长。 微生物生态学2000; 40：8-15。15戴维斯DG，Geesey GG。 应用与环境微生物学，1995;61：860-7。16戴维斯DG，Parsek主席，皮尔森太平绅士，Iglewski波黑，Costerton JW，格林伯格EP。 科学1998; 280：295 -8。17戴维斯DG，Parsek主席，皮尔森太平绅士，Iglewski波黑，Costerton JW，格林伯格EP。 临床微生物感染1999; 5：5S8。18 Manefield男，丹尼斯·R·库马尔N，读取R，Givskov男，斯坦伯格磷，Kjelleberg 微生物学1991; 145：283-91。