细菌生物被膜与抗生素耐药机制研究“InapaperinSciencein1999,wesaid65percentofalldiseasesinthedevelopedworldarebiofilms,”Costertonsaid.“NowtheNIHsays80percent.”细菌生物被膜广泛存在于自然环境中。临床上生物被膜可形成于各种植入医疗器械表面或体内粘膜上，具有极强的耐药性及免疫逃避性，是造成临床性感染的主要原因之一！生物被膜使细菌对抗生素的耐药性比浮游菌增加10-1000倍，其引发的感染只有移走植入物才能控制，增加了病人的痛苦和治疗费用！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。4与人类感染有关的生物膜形成菌细菌生物被膜的基本性质细菌生物被膜的形成机制细菌生物被膜及其抗药性机制研究细菌生物被膜的研究进展•展望细菌生物被膜的基本性质2、生物被膜的结构特点及化学成分*结构特点—Marchabas的成熟生物被膜模型•由外到内依次为：①生物被膜层（bulkofbiofilm）②连接层（linkingfilm）③条件层（conditioningfilm）④基质层（substratum)•细菌被大量的胞外多糖包绕形成微菌落，各微菌落之间充满水通道,是细菌获取营养和排除代谢废物的通道。*化学组成•水分（97%）——是生物膜的生命线！•胞外多糖（EPS）•吸附的营养物质及代谢产物、细菌裂解物•蛋白质、DNA、RNA同一菌株的生物被膜和浮游生长细菌具有不同的特性。过去疫苗和抗生素的研制以浮游的细菌为主要研究对象。随着对细菌致病机制的深入了解，人们发现细菌生物被膜对抗生素和集体免疫防御机制的抗性很强，从而导致了严重的临床问题，尤其是慢性和难治的感染性疾病。3、细菌的群体行为1988年，Shapiro提出细菌是可以相互协调，并具有群体行为的多细胞群体生物。1991年，加拿大国立水环境研究所的JohnR.Lawrence等人首次发现了细菌生物被膜的三维结构。•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。•生物膜使细菌形成了一个具有结构性、协调性和功能习性的高度组织群体！134、生物被膜的观察研究方法•细菌生物膜的主要成分是多糖蛋白复合物。Costerton等人在70年代通过扫描电镜观察到了细菌的生物被膜的存在。•生物被膜形态学鉴定以扫描电镜、激光共聚焦显微镜观察为主要方法。近年来，临床微生物学研究工作者开始探索采用染料对细菌胞外多糖进行染色，进而观察。例如“银染法”鉴定生物被膜，其在普通光学显微镜下即可以观察到。•利用报告基因和荧光探针可以了解生物被膜的基因表达。•利用基因芯片和双向电泳技术比较生物膜细菌和浮游菌基因表和蛋白组成的区别。15白细胞17细菌生物膜的形成机制201、BF对抗生素的耐药性机制②细菌生物被膜微环境改变营养物质呈微梯度变化（氧气、pH、代谢物质、渗透压等）④细菌生长缓慢与应激反应被膜深层细菌生长缓慢，但却产生了耐药性增强的应激反应细菌群体感应系统（QS,quorumsensing）*细菌通过本身释放的激素样有机物——自诱导物（AI）来交流，从而改变胞内遗传物质的表达，调节细菌的生长代谢，并导致细菌毒力、耐药性的变化，此即被称为“群体感应信号系统”（QS系统）*QS现象是于1977年在一种海洋发光细菌中首次发现的，此系统包括AI的产生、释放和检测，通过检测周围细菌的密度，细菌可以通过调整相关基因的表达而实现群体稳定性调节。野生型细菌生物被膜的抗性机制生物被膜的近年研究进展☺马小彤中国医学科学院和医科大学血液学研究所课题：生物被膜分散方式的研究•国家自然科学基金资助项目☺王睿解放军总医院课题：藻酸盐血清对粘液性铜绿加单胞菌粘附性和生物被膜渗透性的影响☺娄红祥山东大学课题：苔类植物成分抑制真菌生物被膜形成及逆转耐药的研究•国家科学基金☺汪长中安徽中医学院课题：黄芩苷抗白念珠菌生物被膜的作用机制研究•安徽省自然科学基金国外相关研究机构☺J.WilliamCosterton•MontanaStateUniversity--CenterforBiofilmEngineering☺PeterGreenberg•TheUniversityofIowa☺Paulawatnick&Robertkolter•infectiousDiseaseUnit,MassachusettsGeneralHospital&DepartmentofMicrobiologyandMolecularGenetics,Har