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细菌生物被膜Bacterial biofilm目录细菌生物被膜Bacterial biofilm (1)定义 (2)形成过程原理 (3)表面特性 (5)特点及耐药性 (6)预防与控制 (7)细菌生物被膜（或称细菌生物膜Bacterial biofilm，BF），是指细菌粘附于接触表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂质蛋白等，将其自身包绕其中而形成的大量细菌聚集膜样物。
Biofilm formation constitutes an alternative lifestyle in which microorganisms adopt a multicellular behavior that facilitates and/or prolongs survival in diverse environmental niches. Biofilms form on biotic and abiotic surfaces both in the environment and in the healthcare setting. In hospital wards, the formation ofbiofilms on vents and medical equipment enables pathogens to persist as reservoirs that can readily spread to patients. Inside the host, biofilms allow pathogens to subvert innate immune defenses and are thus associated with long-term persistence. Here we provide a general review of the steps leading to biofilm formation on surfaces and within eukaryotic cells, high lighting several medically important pathogens, and discuss recent advances on novel strategies aimed at biofilm prevention and/or dissolution.多糖基质通常是指多糖蛋白复合物，也包括由周边沉淀的有机物和无机物等。
广东化工2021年第1期· 66 · 第48卷总第435期鲍曼不动杆菌生物被膜及相关基因研究进展阎玲1，孙良1，王燚鑫1，谢雨琴1，柳叙1，张金平2*(1．西南医科大学临床医学院，四川泸州646000；2．西南医科大学基础医学院，四川泸州646000) [摘要]鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii，Ab)是引起医院获得性感染的常见杆菌，革兰染色阴性。
近年来，由于临床上抗生素的大量和广泛使用，其耐药菌株日益增多。
Ab耐药机制复杂多样，生物被膜及相关外膜蛋白等因素是近年来的研究热点。
本文就鲍曼不动杆菌的⽣物被膜的形成和相关基因的研究现状进行阐述。
[关键词]鲍曼不动杆菌；生物被膜；外膜蛋白[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)01-0066-02Research Progress of Acinetobacter Baumannii Biofilm and Related GenesYan Ling1, Sun Liang1, Wang Yixin1, Xie Yuqin1, Liu Xu1, Zhang Jinping2*(1. Clinical Medical College, Southwest Medical University, Luzhou 646000；2. Basic Medical College, Southwest Medical University, Luzhou 646000, China)Abstract: Acinetobacter baumannii (Ab) is a common gram-negative bacterium causing nosocomial infection. In recent years, due to the extensive use of antibiotics in clinic, the number of drug-resistant strains is increasing. The mechanism of Ab resistance is complex and diverse. Biofilm and related outer membrane proteins are the research hotspots in recent years. In this paper, the formation of Acinetobacter baumannii biofilm and the research status of related genes were reviewed.Keywords: Acinetobacter baumannii; Biofilm; Outer membrane protein1 概述鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii，Ab)为一种需氧非发酵的条件致病菌，革兰染色阴性，广泛存在于自然界及医院内环境，也可寄居于人体的皮肤、粘膜、呼吸道、泌尿道等部位，因此常常引起这些部位及血液、伤口等发生感染[1]。
国外医学呼吸系统分册２００１年第２１卷第２期·１０５０４０细菌生物被膜及相关感染江苏省盐城市第一人民医院呼吸科（２２４００１）柏宏坚徐卫综述复旦大学医学院附属中山医院肺科（上海２０００３２）何礼贤瞿介明审校摘要细菌生物被膜相关感染发病率不断上升，且治疗困难，已受到广泛的关注。
近年来，这方面研究逐步深入。
本文就细菌生物被膜的定义、形成、结构以及生物被膜相关感染的特点作·综述。
关键词细菌；生物被膜；感染细菌生物被膜（ｂｉｏｆｉｌｍ，ＢＦ）是细菌在自然界存在的主要形式。
ＢＦ细菌常常对抗菌药物耐药，使得细菌ＢＦ相关感染的控制十分困难。
本文就细菌ＢＦ的定义、结构及其相关感的特点作一综述。
ｌ细菌ＢＦ的概念细菌ＢＦ系指相互粘附和（或）牯附于物体表面，并被细菌分泌的基质所包裹的、具有一定功能的膜样结构。
它是细菌适应自然环境变化而采取的一种生存方式“】。
２细菌ＢＦ形成表面化学的原理决定了有机分于易于集中在一些物体的表面，细菌粘附现象与其类似也是首先粘附于物体表面。
一般认为粘附现象是ＢＦ形成过程的初始阶段，藻酸盐是粘附活动所必须的物质。
有研究显示细菌粘附时，ＡｌｇＣ、～ｇＤ基因被激活、大量表达，从而使藻酸盐合成所必需的磷酸甘露变位酶等合成增加。
而当大量藻酸盐包裹细菌后，Ａｌｇｃ、ＡｋＤ基因常停止表达”Ｊ。
对革兰阳性菌的研究表明，普通细菌即浮游细菌（ｐｌａｎｋｔｏｎｉｃｃｅｌｌｓ）转化为ＢＦ内细菌即座生细菌（ｓｅＳｓｉｌｅｃｅｌｌｓ）受表型相关小因子控制，这种因子类似于Ｇ＋菌芽胞形成因子或控制Ｇ菌的粗滑转化因子。
表型相关ｄ．因子的逆转，可使座生细菌转化具有浮游细菌的生物学特性，这时藻酸盐溶解酶被表达，使细菌从ＢＦ上脱落¨Ｊ。
最近一些研究发现细胞问信号分子及细菌基因群中的一些致表型转化因子也可能参与调节细菌生物被膜的形成ｉ４．５Ｊ。
细菌粘附发生后，通过一些酶的表达，从而产生了大量的组成细菌ＢＦ结构的基质物即胞外多糖（ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａ＾ｄｅｓ，ＥＰＳ）。
细菌耐药——挑战与对策自19 世纪晚期德国科学家Robert Koch 证实了感染性疾病的细菌起源学说起，人类一直致力于与细菌感染性疾病的斗争。
以青霉素为代表的抗生素的发现和发明，曾一度有效控制了细菌感染性疾病。
人们在庆幸一代又一代新型广谱高效抗菌药物出现的同时，也惊叹越来越多的耐药菌株种类和越来越高的耐药比例。
细菌耐药已经成为严重的公共卫生问题，而且其发展速度远远超过抗菌药物研制，有专家预言，长此以往，人类将再次陷入对细菌感染无药可治的困境，即进入“后抗生素时代”。
通过对细菌耐药机制的研究来研发新的抗菌药物、正确合理应用现有抗菌药物是应对这种挑战的关键。
一、细菌耐药机制细菌耐药的原因很复杂，抗菌药物滥用所造成的压力使细菌产生获得性耐药，如产生各种灭活酶或钝化酶、抗生素结合位点改变、细胞膜通透性改变、泵出机制。
研究者和临床工作者近年来发现细菌表现为生物被膜的多细胞结构群体也是临床上抗菌药物治疗无效的重要原因。
美国疾病预防与控制中心（CDC）的研究结果表明，约65％的感染性疾病与细菌生物被膜有关，这也是抗感染治疗面临的新挑战。
细菌生物被膜是指附着在有生命或无生命物体表面的由细菌自身产生的胞外多聚基质包裹的菌细胞结构群体。
与浮游细菌相比，生物被膜细菌对抗菌药物的抗性可提高10－1000 倍，现有药物难以清除生物被膜，造成感染反复发作。
本课题组曾对铜绿假单胞菌生物被膜的胞外多糖主要成分之一——藻酸盐做过深入研究，并从临床一位反复肺部感染的老年患者的痰标本中分离出一株含新的mucA 基因突变的黏液型铜绿假单胞菌。
本课题组通过同源重组对改突变基因的功能进行了研究，目前的结果表明该新型突变的mucA 基因通过藻酸盐以外的途径影响铜绿假单胞菌生物被膜的形成和耐药。
进一步的深入研究还在进行中。
二、中国细菌耐药流行趋势根据中国CHINET 2005 年度的调查结果，甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌（MRS A）与甲氧西林耐药凝固酶阴性葡萄球菌（MRCNS）的检出率分别为69%与82%，明显高于2002－2003 年度的调查结果（分别为41.0%与29.1%）。
铜绿假单胞菌感染和耐药机制铜绿假单胞菌是革兰氏阴性杆菌，是条件致病菌，它对健康的机体几乎不会引起感染，但是对免疫受损的机体可以引起严重的感染，免疫受损的机体包括囊性纤维化患者，癌症病人，艾滋病毒感染者，严重烧伤病人[1] 。
由于传统的抗生素治疗，使铜绿假单胞菌对许多抗生素产生了严重的耐药性，它可以产生各种灭活酶或修饰酶, 如内酰胺酶等; 菌体蛋白结构和功能改变逃避抗菌药物作用; 膜屏障与主动排外; 形成生物保护膜等[4] ，来抵制抗生素的作用。
这也是在临床上很棘手的问题，使铜绿假单胞菌不仅成为难以治疗的病原菌，也使其成为众多研究细菌致病性和耐药性的对象。
首先来了解一下铜绿假单胞菌引起的常见的感染和疾病。
1、铜绿假单胞菌引起的常见的感染和疾病在临床上发现呼吸科和烧伤科铜绿假单胞菌感染率和检出率较高。
1.1 铜绿假单胞菌相关性肺炎它包括慢性阻塞性肺疾病(COPD)，医院获得性肺炎(CAP，呼吸机相关性肺炎(VAP), 气管镜相关性肺炎，囊性纤维变性(CF等。
慢性阻塞性肺疾病( COPD) 慢性阻塞性肺疾病( COPD) 是以感染为主要表现的疾病, 由于其呼吸道防御功能下降, 支气管清除能力减弱, 故能引起多种细菌的感染，铜绿假单胞菌感染是COPD病人急性加重的主要原因。
铜绿假单胞菌一开始就被认为是引起慢性阻塞性肺疾病(COPD的重要的致病菌[10] , Laura的研究证明铜绿假单胞菌引起COP爾人的慢性感染[11]。
医院获得性肺炎( CAP) 铜绿假单胞菌在社区获得性肺炎中不常见，但在医院获得性肺炎(CAP中较常见的病原菌之一[2]。
CAP是COPD常见并发症和重要死亡原因之一，近年来国内关于COPD患者合并CAP 方面的研究得到广泛关注。
同时由于社会人口的老龄化、免疫损害宿主增加、病原菌变迁和抗菌药物耐药率上升等原因, 其致病菌的组成和耐药特性在不同国家、不同地区之间存在着明显差异而且随着时间的推移而不断变迁[6] 。
细菌生物膜的研究进展在自然界、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,而不是以浮游菌在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构,同一(planktonic) 方式生长。
BF 是细菌株的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〕。
随着对细菌致病机制的深入了解,发现BF 细菌对抗生素和宿主免疫防御机制的抗性很强,从而导致严重的临床问题,尤其是慢性和难治的感染性疾病,因此,开始重视对BF 的研究。
20 世纪30 年代中期,Gib2 bons 和van Houte 等〔2〕对牙菌斑BF 细菌和龋病的关系做了大量研究,为深入了解BF 细菌在健康和疾病中的作用奠定了基础。
现在已知,细菌可在人体组织如牙齿、牙龈、皮肤、肺、尿道及其他器官的表面形成BF ,引起诸如牙周病、龋齿、慢性支气管炎、败血病、血栓性静脉炎、难治性肺部感染和心内膜炎等疾病。
在血液、组织液和淋巴液等体液中一般不形成BF。
但由于这些体液含有适合细菌生长的有机营养成分,因此,当体液中含有细菌时,这些细菌可在人体内人工医疗装置(如隐型眼镜、人工关节和心脏人工瓣膜) 等无生命物体的表面形成BF。
此外,BF 细菌还可污染与人类生活相关的设施,如空调系统、供水系统和食品加工设备等, 由此造成传染病的流行。
据估计,大约65 %人类细菌性感染是由BF 细菌引起的〔325〕。
BF 研究涉及微生物学、免疫学、分子生物学、材料科学和数学等多学科,其真正作为一个独立学科发展起来始于20 世纪70 年代末。
90 年代后,随着相关学科的发展及对BF 细菌在医学上重要性的认识,BF 研究得到迅速发展。
1990 年,蒙大拿州立大学建立了世界上第一个生物膜工程中心。
细菌⽣物被膜细菌⽣物被膜（或称细菌⽣物膜Bacterial biofilm，BF），根据《Annu Rev Microbiol》等权威期刊所归纳发表的定义，⽣物薄膜是指细菌粘附于接触表⾯，分泌多糖基质、纤维蛋⽩、脂质蛋⽩等，将其⾃⾝包绕其中⽽形成的⼤量细菌聚集膜样物。
多糖基质通常是指多糖蛋⽩复合物，也包括由周边沉淀的有机物和⽆⽣物被膜是微⽣物为适应⾃然环境⽽形成的。
例如：河流中的微⽣物就能吸附在岩⽯表⾯，这种吸附作⽤更有利于⾃⾝的⽣存。
对于细菌来说，它可以分泌多糖蛋⽩复合物(glycocalyx)将⾃⾝粘附于各种物体的表⾯，细菌在所吸附的物体表⾯不断分裂就形成了细菌⽣物被膜。
使病原菌可以在体内插管表⾯及粘膜表⾯形成⽣物被膜［1］。
三、细菌⽣物被膜的致病特点⼀般来说细菌⽣物被膜导致的难治性细菌感染性疾病有以下特点：1.病灶局部的炎症反应不很强烈，感染有相互转化的静⽌期和发作期；2.抗菌药物治疗起初可能有效，但以后治疗常常失败；3.致病菌主要是来⾃⽪肤和周围环境中的致病菌如铜绿假单胞菌，⾦黄⾊葡萄球菌［1］。
铜绿假单胞菌是慢性呼吸道感染的重要致病菌之⼀，它的粘液型菌株可以产⽣藻酸盐，⽽⾮粘液型菌株可以产⽣其它种类的多糖蛋⽩复合物形成细菌⽣物被膜。
⽐较典型的病例是肺囊性纤维化合并肺部感染，虽然抗菌药物有⼀定的临床疗效，但是铜绿假单胞菌总是难以彻底清除，电镜观察可见病变部位有细菌⽣物被膜形成。
其中藻酸盐是重要的组成成分，它可以使细菌牢固地粘附于肺上⽪表⾯形成⽣物被膜，⼀⽅⾯可以抵御单核-巨噬细胞的吞噬作⽤，另⼀⽅⾯可以抵制抗菌药物的杀灭作⽤。
进⼀步的研究表明，铜绿假单胞菌藻酸盐的合成是由细菌alC和alD基因控制的。
有实验表明，铜绿假单胞菌和硅胶膜表⾯接触后，可以激活控制藻酸盐合成的基因组，促使细菌合成⼤量的藻酸盐。
所以细菌⽣物被膜的形成是受严密的基因调控的［12］。
1、⽣物膜的研究历史：1676 年Antony⽤⾃制的显微镜从⽛菌斑中观察到了微⽣物的存在,为⽣物膜的研究奠定了基础。
