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细菌生物膜及细菌群体感应系统的研究进展.pdf
一32一 江苏农业科学2010年第5期
陈 静,刘显军,边连全,等.细菌生物膜及细菌群体感应系统的研究进展[J].江苏农业科学,20IO(5):32—33.
细菌生物膜及细菌群体感应系统的研究进展
陈静1,刘显军2,边连全2,朴钟云1
(1.沈阳农业大学园艺学院,辽宁沈阳110161;2.沈阳农业大学畜牧兽医学院,辽宁沈阳110161
擒要:细菌生物膜(BBF)是细菌耐药性形成的重要机制之一,也是许多慢性感染性疾病反复发作和难以控制的
主要原因。在BBF形成过程中,细菌的群体感应(QS)系统起重要作用。本文就细菌生物膜的结构以及细菌的群体感
应系统在细菌生物膜形成中的作用进行综述。
关键词:细菌生物膜;群体感应系统;研究进展
中图分类号:Q939.1文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2010}05-0032—02
自从抗生素同世之后,对细菌感染尤其是急性细菌感染, 过通路输送营养物质,满足细菌生存需要,同时带走细菌代谢
抗生素治疗收到良好的疗效。但近20年来人们发现,抗生索 废物,功能类似原始的循环系统。BBF的这一特殊结构坚实
用量在不断加大,而疗效却难以令人满意;即使抗生素不得不 稳定,不易被破坏,大大提高了细菌的存活能力。
更新换代,耐药菌株也还是不断涌现。这其中的原因固然与 1.2 BBF的形成过程
滥用抗生素使得细菌变异加快有关,但也与细菌生物膜类感 BBF多细胞结构的形成是一个动态过程,细菌黏附是细菌
染密切相关…。据估计人类大约65%的细菌性感染是由细 对宿主表面的黏附,是细菌在宿主体内形成细菌生物膜的第1
菌生物膜细菌引起的。当细菌形成生物膜后对抗生素的抗性 步。这种黏附作用主要是细菌表面特定的黏附素蛋白(adhe-
提高lO一1000倍,是造成当前细菌耐药性的罪魁祸首之
一¨o。同时细菌生物膜细菌对抗生素和宿主免疫防御机制 异性。宿主组织表面的蛋白、糖蛋白和糖脂常可作为受体,选
的抗性很强,感染部位的细菌一旦形成生物膜或生物材料污 择性地吸附特定种类的细菌。细菌黏附于表面可免于被流体
染的细菌形成了生物膜,即使使用正常剂量成百倍的药物也 带到不利于其生长的环境,例如,生长在尿道中的大肠杆菌具
不易治愈,成为动物生产中难治性感染的重要原因之一。细 有高度进化的表面结构,牢固地附着在尿道内,免于被尿液冲
菌生物膜引起了人们的极大关注,了解细菌生物膜的形成和 出体外。细菌可很快发生黏附,如内氏放线菌(Actinomyces
细菌群体感应系统的作用将有助于防治细菌感染性疾病。 膦lundii)对附着在羟基磷灰石小球上的酸性富含脯氨酸的蛋
白黏附,约1h后吸附即趋于饱和。随后,细菌大量生长繁殖,
1细菌生物膜的结构及形成
1.1 细菌生物膜的结构
细菌生物膜(bacterialbiofilm,BBF)是指附着于有生命或细菌生物膜加厚,细菌生物膜趋于成熟”·。
无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体 由于BF的形成是一个动态过程,且结构上存在不均质
及其分泌的多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合 性,因此,BF中的细菌是在不同时间和空间发展的,其基因表
达和生理活性也具有不均质性。BF垂直方向不同层面的细
物1。BBF中水分含量可高达97%。除了水和细菌外,BBF
还可含有细菌分泌的大分子多聚物、吸附的营养物质和代谢 菌RNA含量、呼吸活性和蛋白质合成均不同。同时由于细菌
产物及细菌裂解产物等。游离的单个或单片菌落容易被抗生 所处微环境的pH值和氧化还原电位等不同,可使遗传学上
素杀死,而形成生物膜类高级结构的细菌得以存活。研究证 一致的细菌个体表现不同的特性,如产生毒素不同可使BF
实,成熟的铜绿假单胞菌生物膜由蘑菇样或柱样亚单位组成, 中一些细菌个体对宿主无危害,而另一些细菌则可能对宿主
包括头部、茎部和根部3部分。每个亚单位的结构骨架是胞 有致命威胁Ho。因此,不均质性是细菌BF的另一个
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