细菌生物被膜:它的组成、形成和作用在人类感染

文摘

生物膜是一个协会的微生物,微生物细胞彼此坚持在一个生物或非生物表面胞外聚合物自产矩阵内的物质。细菌生物被膜在本质上是传染性的,可以导致院内感染。根据国家卫生研究院(NIH)大约65%的微生物感染,和80%的慢性感染与生物膜相关联。生物膜形成是一个多步骤的过程从附件micro-colony导致的表面然后形成三维结构的形成与成熟,最后的结局超然紧随其后。在生物膜的形成,许多种类的细菌能够相互沟通通过特定的机制称为群体感应。这是一个系统的刺激来协调不同的基因表达。细菌生物被膜是人类更容易一些抗生素和免疫系统,从而对公众健康构成巨大的威胁,因为它参与各种各样的传染病。所需的细菌生物被膜是更好地理解小说的发展,有效的控制策略从而导致病人管理的改善。

关键字

群体感应,生物膜感染,炎症

历史背景的生物膜

细菌细胞表现出两种类型的增长模式即浮游细胞和固着总称为生物膜。生物膜是一个协会的微生物细胞互相粘附在表面包裹细菌本身所产生的胞外聚合物矩阵内物质(1]。荷兰研究员安东尼·范·列文虎克首次观察到微生物的表面齿通过使用一个简单的显微镜发现这被认为是微生物生物膜(2]。在1973年晚些时候,Characklis表明生物膜不仅仅是顽强的,但表现出更高的耐自然消毒剂如氯。Costerton, 1978年,创造了这个词生物膜和警告世界生物膜的重要性2]。生物膜存在在自然界中无处不在,可以发现在工业场所,酒店,废水通道、浴室、实验室、医院和通常发生在硬表面浸在或暴露在水溶液中。也可以形成浮动垫表面的液体。形成既可以发生在生物和非生物表面(3]。

生物膜的组成

生物膜组或微生物,微生物产生的胞外聚合物(EPS)物质如蛋白质(< 1 - 2%)包括酶),DNA(< 1%),多糖(1 - 2%)和RNA(< 1%),除了这些组件,水(97%)是生物膜的重要组成部分,负责营养生物膜内部的流动矩阵(表1)。生物膜由两个主要组件的体系结构即水营养运输通道和一个地区的密集的细胞没有突出毛孔(4]。生物膜的微生物细胞排列方式的显著不同的生理和物理性质。细菌生物膜通常超出了抗生素和人类免疫系统的访问。微生物产生的生物膜有熊和增强的潜力中和抗菌药物,导致长期治疗。细菌生物膜形成开关在某些基因激活压力基因的表达从而切换到耐药表型由于某些变化如细胞密度、营养或温度、细胞密度、pH值和渗透性5]。当生物膜水通道是与系统的发行量表明生物膜被认为是原始的多细胞生物(6]。生物膜所示的各种组件表1表示抗生物膜的完整性,使其对各种环境因素(7]。

生物膜是如何形成的?

生物膜的形成是一个高度复杂的过程,从浮游微生物细胞将固着的增长模式(8]。它也表明,生物膜的形成依赖于特定基因的表达,指导建立生物膜(8,9]。生物膜的形成过程中通过一系列的事件发生导致适应多样化的营养和环境条件下(10- - - - - -12]。这是一个多步骤的过程,坚持一个表面后的微生物发生某些变化(图1)。微生物形成的生物膜引起特定机制所示。生物膜的形成有以下重要的步骤(a)附件最初的表面(b)形成micro-colony (c)三维结构(d)形成生物膜的形成、成熟和超然(分散)2]。

附件

当一个细菌细胞达到如此之近,附近一些表面/支持它的运动速度非常慢,这让一个可逆与表面和/或已经坚持其他微生物表面。生物膜的形成,一个系统固体-液体界面的附着和生长为微生物提供了一个理想的环境(如血液、水)2]。对于大多数频繁的依恋和生物膜的形成粗糙、亲水性和涂层表面将提供更好的环境。增加附件也可能出现由于增加但不超过临界水平流速,温度的水或营养物质浓度。细胞表面上的运动结构如鞭毛,pili菌毛、蛋白质或多糖也很重要,可能提供一个优势在生物膜的形成有混合社区(13]。

Micro-Colony形成

Micro-colony形成后发生细菌坚持物理表面/生物组织和这个绑定就变成了稳定导致Micro-colony的形成。乘法的细菌生物膜开始由于化学信号。胞外生产的遗传机制被激活时的信号强度跨越某些阈值(2]。通过这种方式使用这种化学信号,细菌胞外多糖细胞分裂发生在嵌入式矩阵,最后导致micro-colony形成(14]。

三维结构的形成和成熟

后micro-colony生物膜的形成阶段,某些生物膜相关基因的表达。这些基因产物所需的EPS生物膜的主要结构材料。据报道,细菌依附本身可以引起细胞外基质的形成。矩阵的形成是紧随其后的是水通道内运输营养物质形成生物膜。研究员提出了这些水通道就像一个循环系统,分配不同的营养和把废料从社区micro-colonies的生物膜(15]。

超然

生物膜的形成后,研究人员经常注意到生物膜细菌离开本身定期。这样细菌可以进行快速繁殖和传播。超然的浮游细菌细胞生物膜是一种超然,编程有一个自然的模式(2]。有时偶尔会由于一些机械应力细菌分离到周边的殖民地。但在大多数情况下,一些细菌停止EPS生产和分离成环境。分散的生物膜细胞发生通过分离新形成的细胞生长细胞或生物膜分散聚合由于流动效应或由于群体——传感16]。细胞的生物膜去除由于酶作用导致海藻酸消化(2]。生物体的表型特点显然是影响生物膜分散的模式。分散的细胞生物膜有能力维持生物膜的某些性质,如抗生素敏感性的。细胞分布形成的生物膜生长的结果可能很快恢复正常的浮游表型(16]。生物膜的生命周期中的不同步骤所示图2。

群体感应

在生物膜的形成,许多种类的细菌能够相互通信通过一个称为quoreum传感的机理(17]。这是一个系统的刺激协调与其他细胞基因表达和反应与当地人口的密度有关。在群体感应信号分子附着在受体转录的基因的新细菌和帮助在一个物种的细菌之间以及不同种类的细菌(18)(图2)。QS系统能够种内和种间之间的通信涉及的生物膜的形成,食品短缺和环境压力条件下,如消毒剂、抗生素、细菌殖民化,恼人的物种的识别,建立正常的肠道菌群以及预防有害肠道菌群。许多clinically-associated细菌使用QS法规的集体生产的毒力因子。QS的革兰氏阳性细菌发生通过一系列的事件,如生产、检测和响应AIs。寡肽汽车诱导许多革兰氏阳性菌的肽被包围的二元信号转导系统(19- - - - - -21]。它们编码为前体(箴aip)和序列具有多样性8,18,22- - - - - -25]。

细菌生物膜的形成

几乎所有(99.9%)的微生物形成生物膜的能力在范围广泛的表面即生物和惰性表面(26]。微生物绑定到一个表面时,产生胞外聚合物(EPS)和物质形成生物膜。生物膜对公共卫生构成大问题由于其自然抗生素产生抗药性和疾病与内在的相关医疗设备(2,27]。它是发现,h .流感在人体形成生物膜的能力,可以摆脱人类免疫系统(26]。生物膜形成能力一直在报道大量的细菌物种等铜绿假单胞菌,s . epidermidis spp大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,大肠泄殖腔,k .肺炎(15,18,28,29日)(表2)。一些生物膜形成细菌物种下面描述。

大肠杆菌

大肠杆菌是一种杆状的革兰氏阴性细菌引起大量的医院和社区感染尿路感染(尿)和前列腺炎等。它有能力秘密毒素,多糖,可以形成生物膜。它还可以形成生物膜体外(17]。大肠杆菌胶囊是高分子量分子附着在细胞表面。大肠杆菌胶囊发挥间接作用通过保护细菌生物膜表面粘附。不同的环境条件影响大肠杆菌形成生物膜的能力(30.]。的厚度大肠杆菌生物膜可能数百微米和构成困难用抗生素治疗由于存在exopolymers [30.]。

铜绿假单胞菌

铜绿假单胞菌是一种革兰氏阴性臭名昭著的机会主义者病原体发现连同其他假单胞菌的物种作为正常菌群的一部分,人类皮肤的30.- - - - - -32]。铜绿假单胞菌是一个无处不在的体现人类致病生物无处不在,可以从不同的来源孤立如人类,植物和动物(33- - - - - -37]。它有一个强大的趋势形成生物膜(38,39并发现了这种生物膜部分负责慢性感染。铜绿假单胞菌通过使用银生物膜可以被根除。银银具有抗菌活性和杀菌浓度必须根除细菌生物被膜被发现的10 - 100倍相比,用来消除浮游细菌(10]。的生物膜铜绿假单胞菌开发社区的单个细胞包裹在一个细胞外多糖矩阵。这些都是极其耐抗生素,对固体表面生物膜的形成涉及到最初的依恋导致micro-colonies的形成。这些微菌落分化成exopolysaccharide-encased、成熟生物膜(2]。铜绿假单胞菌是一个multidrur resistantant细菌甚至包括环丙沙星,常用治疗肺部感染(40]。

金黄色葡萄球菌

金黄色葡萄球菌是一种耐多药细菌引起院内感染人数。它生长在导管和慢性伤口生物膜(41,42]。金黄色葡萄球菌回收的蛋白质在细胞质中细胞外基质的形成。胞质蛋白还作为基质蛋白可以增强灵活性和适应金黄色葡萄球菌在形成生物膜感染条件和可能会鼓励杂交物种的形成生物膜在慢性伤口43]。

Stereptococcus epidermidis

美国epidermidis众所周知作为一种机会性病原体,更可能造成感染患者的职业状态,静脉注射毒品滥用,艾滋病患者,抗免疫治疗病人和早产新生儿24,44]。在外科手术植入的聚合设备S.epidermidis污染机会增加由于其生物膜形成能力。生物膜的形成是负责设备相关的感染美国epidermidis这结果导致发病机理(45]。在葡萄球菌,负责的主要因素粘连称为多糖细胞间粘附(PIA)。在葡萄球菌PIA细胞覆盖,把它们粘在一起是最重要的组成部分,细胞外基质(46]。在最近的一项研究中罗德et al。47]报道PIA-independent生物膜形成biofilm-forming的27%左右美国epidermidis菌株与人工关节感染。

肠杆菌属下水道

大肠下水道是一种革兰氏阳性细菌引起的院内感染人类即下呼吸道感染,菌血症、尿路感染、心内膜炎、腹腔感染、脓毒性关节炎、皮肤和软组织感染、骨髓炎和眼科感染。肠杆菌属导致nasocomial感染是最常见的孤立的物种和近年来已成为重要的致病菌(29日]。血液感染负责发病率和死亡率在发展中国家和发达国家都是由大肠泄殖腔[27]。它也会导致生物膜感染如尿路和胆道感染有关。Enterobector也有财产固有电阻对某些抗生素氨苄青霉素和窄谱头孢菌素等。它也显示高频突变expanded-spectrum和broadspectrum头孢菌素。它还拥有ß-lactamase和显示抗第三代头孢菌素(48]。

肺炎克雷伯菌

k .肺炎是一种革兰氏阴性细菌,经常引起院内感染,属于属克雷伯氏菌。k . pneumonie是非常重要的物种中属克雷伯氏菌,导致相当比例的院内感染,如尿路感染(UTI)、肺炎、败血症和软组织感染(49]。场发射扫描电子显微镜(F-ESEM)和共焦激光扫描显微镜是用来调查的生物膜k .肺炎,从临床分离株。不同菌株的研究k .肺炎孤立的从不同的人类样本如尿液、血痰和伤口拭子,据报道,40%菌株形成生物膜的能力。然而,增加温度从35°C到40°C导致一致的非生物表面生物膜的增长。同样的能力克雷伯氏菌肺炎形成生物膜发生在混合菌株成功比个人应变(50,51]。

生物膜和抗生素耐药性

抗生素和杀虫剂抗性的生物膜机制分为四类,包括(a)活跃分子失活(b)直接改变身体的敏感度的目标行动,减少(c)的药物浓度达到目标站点之前和(d)流出系统(图3)。生物膜的抗生素耐药性水平可能会有所不同在不同的会议,负责这种阻力的关键因素也可能不同。关于电阻,主要的证据表明,传统的机制都无法解释高阻抗菌药物与生物膜有关,尽管这证据不容忽视抗粘附细胞的生长。所以建议粘细菌和生物膜构成的阻力可能有一些内在机制,负责常规抗生素耐药性52]。已经探讨了一些机制,被认为是关键因素在高阻生物膜的性质。有限的扩散,这些机制是(a) (b)酶导致中和,(c)异构函数,(d)增长速度缓慢,(e)的持久(非区分)细胞和生物膜表型(f)这类自适应机制如射流泵和膜变更(53,54]。

低渗透的抗生素

扩散的抗生素可以通过生物膜的矩阵发生。扩散或渗透的抗生素更深层的生物膜胞外多糖的影响作为物理屏障。当分子直接与这个矩阵,其生物膜的内部运动慢下来,导致抗生素耐药性。这也可以作为一个障碍等高分子量分子补充系统蛋白和溶菌酶,在液体培养细菌细胞很容易暴露于抗生素相比,结构紧凑生物膜。逃离不产生多糖和生物膜细菌很容易攻击免疫系统细胞。失活的抗生素发生在绑定到生物膜矩阵。铜绿假单胞菌胞外多糖藻朊酸盐,阴离子的性质。这个矩阵的存在解释了缓慢渗透的氟喹诺酮类原料药和氨基糖甙类39,55,56]。低渗透的抗生素是不足以解释生物膜阻力,其他机制被认为必须参与其中。这是最近还建议,缓慢扩散的抗生素允许足够的时间来建立一个保护性反应压力(39]。

中和的酶

抗生素耐药性生物膜的存在可能是由于中和酶降解或灭活抗生素。这些酶是蛋白质水解等机制带来阻力,抗菌素的修改不同的生化反应。积累的这些酶发生在生物膜表面的glycocalyx抗生素的作用。中和的酶是由缓慢渗透增强抗生素和抗生素降解的生物膜。在囊性纤维化所致铜绿假单胞菌生产过剩的cephalosporinase AmpC酶负责对不同抗生素产生抗药性。这种酶对β-lactam产生了耐药性的存在甚至更多的碳青霉烯的浓度(57]。在研究当过滤器浸渍用抗生素应用k .肺炎生物膜(突变细胞β-lactamases),尽管良好的扩散的抗生素,观察增长,这表明会有阻力,需要探索的另一个机制(58]。

异构本质

研究进行测定微生物生物膜的增长通过使用微电极和探针直接测量氧气浓度在不同地区的生物膜(39]。异构自然新陈代谢和生物膜的结构和过程,如有氧和厌氧发生在同一时间。所以反应对抗生素可能不同,不同地区的生物膜。在生物膜表面有一个高水平的活动抗生素在生物膜,或没有增长缓慢降低细胞抗菌素的敏感性(59]。在各子层的生物膜,需氧或兼性厌氧微生物种群帮助我们知道微分对各种抗生素治疗。抗生素对浮游形式不同于粘细胞。氨基糖甙类的行动是受限制的氧和厌氧微生物的生长,这是影响氧气和pH梯度的存在。

细胞增长速度缓慢

缓慢增长的微生物发生由于供应量有限的营养授予对抗生素的耐药性。在生物膜一个梯度的营养导致新陈代谢活跃的细胞(边缘或表层)和不活跃的细胞(它内部)60]。细菌细胞攻击青霉素和氨苄青霉素只有当他们正在增长。其他一些抗生素,攻击细胞固定相β-lactams,氨基甙类抗生素,头孢菌素和氟喹诺酮类原料药2]。所以由于缓慢增长阻力已经确定在不同菌株耐溴棕三甲铵等大肠杆菌、哌拉西林和妥布霉素铜绿假单胞菌和环丙沙星美国epidermidis。它已经表明,这种阻力是由于增长缓慢(13,61年]。有一些天然多肽产生宿主先天免疫反应时作为抗菌提供保护身体62年]。肽命名多粘菌素E是有效治疗癌症病人的生物膜、囊性纤维化所致铜绿假单胞菌(63年,64年]。在囊性纤维化患者中,使用环丙沙星和四环素可以清晰的活跃细胞增长和建议结合抗生素粘菌素与其他两种抗生素(环丙沙星和四环素)将会非常有效地清除铜绿假单胞菌(65年]。

存在持续的细胞

生物膜的椽将抗生素治疗后,一小部分细菌细胞仍然可行,称为持续的细胞。这些细胞可能会或可能不会给这个抵抗他们的后代,回到正常状态后应用压力或压力的释放。持久细胞停止复制的小社区的生存时间。他们的适应机制不相关机制之后,细胞在压力(环境破坏)。持久的细胞能承受多重抗生素剂量为生存和工作。当固定相的细菌细胞数密度提高到最大,持续增加细胞数量起诉他们的主要角色在生存66年]。有一定的依据的存在持久的细胞生物膜:a)在生物膜有两相的存在维度这意味着大量的细胞人口攻击而其余的人口不是攻击(耐)即使有一个广泛的抗生素治疗,b)持久性基因描述功能的回路调节,c)抑菌抗生素导致持续的细胞和生物膜的生长保存通过抑制增长敏感的细胞和d)重塑生物膜为原始形式的抗生素治疗是撤回(67年]。

生物膜表型

细菌在生物膜的形成,生产一些产品称为次生代谢物。这些产品不需要细胞的生长。这些代谢物作为信号分子从而提高生物膜的形成过程(68年]。生物膜表型被视为社会的细胞给予抗生素治疗没有反应。这些特点提出了特定基因的存在。在枯草芽孢杆菌只有6%的差异基因表达被DNA微数组技术观察生物膜为浮游文化细胞相比,虽然铜绿假单胞菌这种差异只有1%。然而目前,这个微分基因表达并没有被证明是卓有成效的描述这种机制(28]。

射流泵

射流泵是蛋白质结构,表达持续或间歇性地。这些泵底物特异性。类似的化合物可以经由这些泵可能参与多药耐药性(69年,70年]。射流泵,在细菌的周质区,参与与积累的抗生素。节目耐多种抗生素,如四环素、大环内酯类、氟喹诺酮类原料药,β-lactam从而减少这些抗生素浓度较低的毒性水平。五个家庭的流出转运蛋白在原核生物已确定。射流泵的过表达被认为是负责抗生素耐药性铜绿假单胞菌生物膜(71年,72年]。

膜蛋白的改变

外膜的渗透性对抗生素扩散通过不同的路线非常重要。亲水分子的一个关键作用是在运输由外膜通道蛋白(名叫)出现在革兰氏阴性菌细胞周质间隙从外环境。名叫编码基因的突变会导致非功能性或改变蛋白质的生产。这些突变名叫孔低渗通道的疏水性分子(73年]。OprD特定孔蛋白存在铜绿假单胞菌这增强了基本氨基酸和imipenem吸光度。OprD损失铜绿假单胞菌负责imipenem阻力,导致imipenem分子的三维扰动。名叫编码基因的微分表达式,发生在生物膜,导致抗生素耐药性。时的表达ompC和其他三个基因(osmotically监管)增加细菌细胞成长为生物膜(39]。

相转变

不同表型在生物膜中起着重要作用和负责抗感染。作者报道这一现象对于许多属物种所例证假单胞菌和葡萄球菌属,也有些种类的肠杆菌科(2]。细菌生物膜有能力开发程序切换到静止状态小群体被称为小殖民地变体(scv)。这些变异细胞非常少依赖造成的抗生素敏感性增长阶段。也有一个有缺陷的过氧化氢酶活性,干扰氧化代谢(74年,75年]。检测到殖民形态变化引起的scv在生物膜、导致增加依从性,auto-aggregation,增加疏水性,低水平的能动性。它还可以承受各种恶劣的环境压力条件这是作为生物膜的生存机制。相变异被认为是细胞内部重组的过程,但最近它认为阶段发生的变异是由于遗传因素相互作用[76年,77年]。各种抗生素耐药性机制由于生物膜所示图3。

在感染的生物膜的作用

微观评价慢性伤口的标本通常表明生物膜的存在。传统上,三个阶段是用来描述伤口微生物学。这三个阶段描述为:污染、殖民和感染。污染指的是伤口的细菌的存在,而这个词殖民是用于细菌社区内multiflying伤口但不造成组织损伤。“关键的殖民化”是用来描述伤口内细菌生长但不拥有古典的感染症状。然而,他们影响伤口愈合78年]。一些研究人员认为,细菌可能发挥了重要作用在正常伤口愈合(78年]。然而,特定的细菌群落在伤口愈合中的作用仍在争论。伤口自然社区幼童腹壁薄弱。细菌可以找到自己的方式从外生伤口(土壤和水)和内源性(皮肤、唾液、尿液和粪便)来源。细菌繁殖是不被认为是“传染性”除非他们带来不利影响。这是特别的情况棒状杆菌和coagulase-negative金黄色葡萄视为皮肤共生的有机体。然而,慢性感染的多种微生物种群的相互作用是不完全理解。Trengove和他的同事研究了52名患者和得出的结论是,细菌多样性和慢性伤口是相关79年,80年]。

生物膜发生在人类的伤口

在2001年,它被假定寄生在人类的慢性伤口细菌会作为生物膜存在的社区。在2003年晚些时候,秋山和他的同事们收集病人标本的人患有皮肤病水疱脓疱病、过敏性皮肤炎,和天疱疮foliaceus,用番红精ConA, immunofluorescent染色CSLM研究展示的存在金黄色葡萄球菌生物膜在他们(81年]。同样Kirketerp-Moller et al。82年)评估标本22名患者怀疑的伤口铜绿假单胞菌殖民。他们使用机构鱼技术和anti-alginate抗体,发现铜绿假单胞菌作为生物膜而不是单个细胞存在于这些伤口。微观评价标本50慢性伤口和16个急性伤口是由詹姆斯et al。83年),发现生物膜的存在慢性伤口的60%,只有6%的急性创伤。

生物膜的形成在急性伤口

生物膜形成的伤口已被调查已使用生物模型(鼠和猪)。秋山和同事调查金黄色葡萄球菌和链球菌生物膜的形成在老鼠身上的伤口(81年- - - - - -85年]。这些老鼠与环磷酰胺治疗,抑制白细胞。正常小鼠迅速清除接种细菌由于强烈的中性粒细胞反应。铜绿假单胞菌生物膜,经过检查烧伤伤口的小鼠模型,显示铜绿假单胞菌迅速殖民烧伤伤口和血管周围形成生物膜(52]。

生物膜的形成在慢性伤口

细菌生物被膜中断人体免疫系统在几个方面。在初始阶段的慢性伤口,抗生素治疗被认为是最直接的步骤。但在成熟,建立了生物膜的情况下,抗生素治疗,至少短期有效,只有对炎症和愈合的影响。临床医生必须依靠拭子或活检的结果,几乎代表了所有微生物存在于伤口。细菌社区居住在生物膜可以抵抗抗菌素的1000倍33]。甚至银治疗被认为是现在相当有效的一天和纳入伤口敷料,是最有效的生物膜(86年,87年]。

生物膜在传染性肾结石

大约15 - 20%的肾结石负责尿路感染和形成这些石头由于细菌与矿物相互作用物质来源于尿液。这个结果在感染细菌组成的复杂的生物膜的形成及其exoproducts,和矿化石材。赫尔斯在1938年首次检查收集的石头从他的病人,发现细菌的发生在内心深处他们(88年]。显微分析的石头,从受感染的病人,表明,细菌在石头周围组织形成一个个独立王国一个阴离子矩阵组成的复杂多糖和矿物质(89年]。尿流是由这些感染性结石阻塞,从而导致严重的炎症和感染,可导致肾功能衰竭(90年]。

细菌性心内膜炎

细菌和主机组件形式复杂的生物膜,导致心内膜炎感染病灶。这种生物膜被称为植被和可以通过三个主要致病机制(61年]。首先,植被破坏的功能阀通过创建泄漏,动荡和血液流动。其次,植被导致血液感染,可能导致回归热,慢性系统性炎症和其他严重的并发症。第三,有时植被脱落成碎片,这些碎片进行四肢的循环系统(栓塞)。大脑和身体的肾脏尤其脆弱的地区。植物通常是由长期静脉抗生素治疗或手术切除感染阀(91年]。

囊性纤维化呼吸道感染

囊性纤维化患者最常见的折磨铜绿假单胞菌呼吸道感染(92年- - - - - -94年]。这些感染通常分为两个步骤。首先,断断续续的CF患者呼吸道感染开发(11]。在第二阶段,永久的感染铜绿假单胞菌发生去年剩下的病人的生命,证实了基因指纹(18,93年,95年]。这种执着感染是临床上非常重要,因为它会导致永久性肺部的失败(96年,97年]。

其他生物膜疾病

生物膜引起一些不同种类的人类感染。生物膜是中耳炎积液。液体积累在患者的中耳腔,因此病人的影响语言发展和学习能力。然而,完整的病因的问题还不是很理解97年]。在急性骨髓炎、骨陷于坏死的某些领域和生物膜发展产生有利条件98年]。生物膜也被发现在大多数留置医疗器械感染和胆道感染、牙周炎、眼科感染(99年]。

免疫反应生物膜

体外研究表明,人类白细胞有能力穿透生物膜金黄色葡萄球菌(59]。秋山et al。81年)报道,抗菌功效对金黄色葡萄球菌生物膜相对更有效学习比那些在正常小鼠急性伤口感染白细胞计数减少。他们研究了抗菌剂的主要机制在正常小鼠,并发现这是由于中性粒细胞进入生物膜的渗透。在铜绿假单胞菌生物膜、生产的细胞外多糖、海藻酸、保护他们免受IFN-γ介导由人类白细胞吞噬作用,主要是被称为单核细胞(One hundred.,101年]。同样,多糖细胞间adhesin (PIA)保护美国epidermidis反对杀害的多形核白细胞(中性粒细胞)和吞噬作用[101年,102年]。因此,细胞外多糖在生物膜抗吞噬作用发挥重要作用。此外,铜绿假单胞菌杀死生物膜引起中性粒细胞通过鼠李糖脂的生产。因此限制了先天免疫因素的有效性。严重的皮肤感染引起的金黄色葡萄球菌它能产生白细胞毒素,包括金黄色葡萄球菌杀白细胞毒素(102年]。

控制生物膜

文献,描述了不同的方法来控制生物膜,其中一些是这里描述。

Pilicides

Pili细菌细胞的细胞外纤维允许绑定和殖民上皮细胞(103年,104年]。这些pili组装通过特定的机制称为chaperone-usher通路(116年]。打扰pili组装的这种机制是一种新的可行的方法由于其潜在的应用在生物膜根除。研究人员还设计小合成化合物称为pilicides抑制菌毛的合成(105年,106年]。

酶

降低生物膜的另一个有效的方法是酶的应用。生物膜由胞外聚合物物质(每股收益,因此这些酶有可能降低每股收益。生物膜主要由细菌和每股收益。当生物膜降解酶结果发布的组件和plaktonic细胞,只是很容易:被习惯所明确的免疫系统(107年]。

群体感应抑制

使用群体感应抑制剂是最新颖的方式控制生物膜的研究。在过去十年中,许多研究人员寻找化合物,可以阻止QS系统(108年]。

电流

已经表明,电流有抗菌效果几个细菌物种(109年]。在当前的应用低强度的一项研究,大量减少在两种可行的细菌的数量葡萄球菌和假单胞菌生物膜。电流与电磁场和超声波强化结果在研究生物膜根除体外以及已(110年,111年]。

表面涂层

最有效的方法之一,根除或阻断细菌生物膜表面的气管内管(ett)和导管与金属涂层设备,防腐剂或抗菌素112年]。

噬菌体

使用噬菌体根除/去除生物膜是一种有效的和新策略113年]。噬菌体能够抑制或减少生物膜的形成体内也被证明(7]。在一项研究中,当一个转基因裂解性噬菌体生物膜降解酶,用于显示的更有效的根除比野生型噬菌体生物膜(114年]。同样一个噬菌体鸡尾酒(结合多个噬菌体)也可以用于高效、完全根除细菌生物被膜(115年]。

生物膜的未来方面的治疗

治疗慢性伤口可以被理解成为可能的细菌生物被膜的社区(62年]。一些治疗程序增强宿主防御系统消除病原体的伤口。生物膜的生产可以减少或完全消除手术移除受感染的组织。删除可能是手术、化学、机械或蛆疗法。此外,操作已经完成在群体感应分子(autoinducer-2 (AI-2))增加肠道的有益细菌社区促进人口健康的肠道微生物群(116年]。增强药可以提高脂质体的靶向药物输送通过封装铅化合物(117年- - - - - -120年]。

在结论中,深入研究细菌生物被膜的需要更好地理解在生物膜细菌细胞行为,也理解细菌抗多种药物。一个精心设计的分子研究进一步需要了解各种基因表达/镇压在生物膜的形成(121年- - - - - -124年]。这些不同的分子生理机制可以targetd控制或抑制生物膜的形成。作为生物膜显示多个由于低渗透抗生素耐药性,因此新的治疗策略是强制性的,如需要新代理,可以破坏生物膜达到生物膜细菌驻留在内心深处。这些感染控制主要方法包括使用群体感应抑制剂,以防止细菌生物被膜的形成和分解合成多糖(125年- - - - - -130年]。

一些作者报道噬菌体作为生物膜的破坏(可能的潜在的治疗选择131年- - - - - -133年]。简而言之所需的细菌生物被膜是更好地理解小说的发展,有效的控制策略将导致医疗保健改善(134年- - - - - -136年]。

确认

博士C。R Das,新兴病原体研究所助理教授,美国佛罗里达大学是高度承认他卓有成效的知识讨论关于生物膜。

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