大蒜素对铜绿假单胞菌生物膜形成的影响及结构定量化分析

目的利用激光共聚焦显微镜（Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM）观察大蒜素对铜绿假单胞菌PA01菌株生物膜（biofilms,BF）形成过程的影响,并用ISA（Image Structure Analyzer）软件对BF结构进行定量化分析。方法体外建立1d．3d和7d组PA01菌株BF模型,每组分3小组,分别用生理盐水、大蒜素128μg／mL、大蒜素10μg／mL作用6h。通过荧光探针SYT09／PI标记,利用CLSM进行动态观察,并用ISA软件对其BF结构进行定量分析。结果（1）生理盐水对照组铜绿假单胞菌生物膜厚度随时间的增加而增加,但在后3d增加的速度减慢;同时区域孔率（Areal Porosity,AP）呈下降趋势,平均扩散距离（Average Diffusion Distance,ADD）有逐渐增加趋势,结构熵（Textural Entropy,TE）有增加的趋势。（2）7d组模型中,大蒜素128μg／mL作用后,BF厚度由（28．83±0．67）μm减低到（16．50±0．69）μm;AP由0．76±0．10增加到0．92±0．02;TE由6．78±0．93减低到5．61±0．55。10μg／mL大蒜素干预后,有同样趋势,但效应不如高浓度明显。（3）1d、3d模型组,大蒜素作用后同对照组相比,厚度、AP、TE的差异均有统计学意义,趋势同7d组。结论通过ISA软件对干预前后的BF进行结构定量分析,大蒜素对各个时间段BF的形成均有影响,高浓度效果更显著。     

铜绿假单胞菌群体感应系统缺陷株生物膜形成和结构定量分析

目的研究群体感应(quorum sensing,QS)系统在铜绿假单胞菌生物膜(biofilm,BF)形成中的作用。方法体外建立QS系统完整的铜绿假单胞菌野生型PAO1菌株与QS系统缺陷(lasI rhlI基因缺陷△lasI△rhlI)型菌株生物膜模型,通过SYT09/PI荧光探针标记,结合激光共聚焦显微镜摄取BF不同层面的图片,经图像结构分析(ISA)软件分析获得QS系统lasI rhlI缺陷株、PAO1菌株BF相关空间结构参数。结果培养第3天PAO1菌株可形成较厚、有孔状通道的成熟BF结构,而△lasI△rhlI菌株仅形成明显稀薄的早期BF结构,△lasI△rhlI菌株的3 dBF厚度为(6.62±0.31)μm,PAO1菌株为(21.64±0.57)μm(t=0.205,P0.05),区域孔率(areal porosity,AP)分别为0.902±0.006、0.970±0.003;平均扩散距离(average diffusion distance,ADD)和结构熵(textural entropy,TE)在△lasI△rhlI菌株分别为1.571±0.019和6.586±0.110;在PAO1菌株分别为1.467±0.015和5.213±0.111,△la-sI△rhlI菌株AP较PAO1菌株低(t=0.335,P0.05);而ADD、TE较PAO1菌株高(t=0.289,t=0.300,P0.05)。结论lasI rhlI基因缺陷明显影响铜绿假单胞菌的BF形成能力,QS系统在铜绿假单胞菌BF形成中发挥重要作用。     

惰性材料表面细菌生物膜构建的研究

目的构建惰性材料塑料输液管内壁细菌生物膜体外模型,观察细菌生物膜的结构,探讨输液管内壁细菌生物膜形成影响因素。方法建立铜绿假单胞菌生物膜和铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌混合生物膜,分别于培养1、3和7d用扫描电镜动态观察生物膜形成过程。结果混合菌生物膜的生长速度高于铜绿假单胞菌单独成膜。结论输液管是形成细菌生物膜的良好支持材料,混合细菌培养可以加速细菌形成生物膜。     

不同浓度酒精对两种常见细菌生物膜的影响

目的 探讨不同浓度的酒精对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生物膜形成的抑制作用.方法 配制不同浓度的酒精(1.25％、2.5％、5％和10％),作用于培养24 h形成成熟生物膜的金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌,利用FDA/PI荧光染料染色,在激光共聚焦显微镜扫描生物膜并分析活菌与死菌比例.结果 不同浓度的酒精对两种细菌生物膜的形成均有一定破坏作用,5％、10％浓度酒精对金黄色葡萄球菌生物膜破坏最大,活菌与死菌比例为0.142 ±0.007、0.006±0.001;10％浓度酒精对大肠埃希菌生物膜破坏最大,活菌与死菌比例为5.751±1.779.结论 较低浓度的酒精可抑制金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌生物膜的形成,且10％浓度的酒精效果最好.     

铜绿假单胞菌生物膜研究进展

生物膜（biofilm,BF）是细菌为了适应生存环境的需要而形成的与浮游细胞相对应的生存形式,是细菌生来具有的本领。不同的细菌形成生物膜的能力是不同的,铜绿假单胞菌极易形成生物膜,临床许多生物医学材料相关感染和某些慢性顽固性感染性疾病都与之密切相关,在生物膜中的细菌不仅耐抗生素还可耐抗体的杀菌作用,危害性严重。     

氨溴索对铜绿假单胞菌生物膜早期黏附及胞外多糖的影响

目的研究氨溴索对铜绿假单胞菌PA01菌株BF早期黏附及胞外多糖复合物（Extracellular Pdymeric Substances,EPS）的影响。方法利用荧光多功能酶标仪检测各组不同时间点96孔板中pGFPuv转化PA01菌株的荧光强度,计算黏附率以表示干预对不同时间点细菌黏附的影响;利用罗丹明标记的麦胚凝集素（WGA）特异性结合细菌EPS,荧光显微镜下定性观察各组EPS的变化;利用硫酸-苯酚法定量各组细菌EPS的产量。结果8h组,氨溴索高浓度干预后细菌的黏附率由0．72±0．17下降至0．49±0．08,t=4．03,P〈0．05,与克拉霉素阳性对照组黏附率（0．50±0．06）相比,t=-1．19,P〉0．05;氨溴索低浓度干预后黏附率也有下降,但不及高浓度组明显;其余时间组趋势与8h组大致相似。罗丹明标记WGA可使胞外多糖显色,在荧光显微镜下观察可见氨溴索干预后EPS减少,稀薄;EPS定量实验,EPS总量（μg）／细菌干重（g）氨溴索干预组（477．82±7．90）较生理盐水对照组（523．76±10．12）有明显降低,t=8．76,P〈0．05。结论氨溴索可显著减少PA01菌株黏附及产EPS的能力。     

镁离子对黏液型铜绿假单胞菌生物膜形成过程的影响

目的探讨镁离子对黏液型铜绿假单胞菌早期黏附和生物膜形成过程的影响。方法荧光多功能酶标仪检测各组不同时间点96孔板底部黏附细菌的荧光强度,荧光探针FTTC-ConA染细菌胞外多糖（Extracellular Polymeric Substances,EPS）、荧光显微镜下观察各组多糖差别;SYTO9／PI染生物膜内细菌、激光共聚焦显微镜观察结合BF图像结构分析软件（Image Structor Analyzer,ISA）对各组生物膜结构参数进行定量分析。结果2d时,空白组和1mmol／L镁组的黏附细菌的荧光强度分别为1845．67±45．3和2254．78±42．45,t=-9．96,P〈0．05;0．1mmol／L的镁浓度下荧光强度也有增加,其余各时间组趋势与2d组相似;在荧光显微镜下观察可见随着镁浓度增加,EPS增多;激光共聚焦显微镜下可见随着镁浓度增加,生物膜活菌增加、菌落变密集;ISA软件分析结果示：空白组和1mmol／L镁组的6d生物膜厚度分别为（25．80±1．16）μm和（34．87±1．59）μm,t=-13．85,P〈0．05;区域孔率分别为0．96±0．05和0．90±0．04,t=2．48,P〈0．05;平均扩散距离分别为1．54±0．15和1．92±0．16,t=5．23,P〈0．05;结构熵分别为3．64±0．57和4．70±1．09,t=-2．6,P〈0．05,3d组生物膜也有相同的趋势。结论镁离子可以增强黏液型铜绿假单胞菌的早期黏附,影响随后生物膜的形成及结构。     

SYT09/PI荧光探针标记lasR rhlR基因缺陷对铜绿假单胞菌生物膜形成影响的体外实验研究

目的研究群体感应（QS）系统在铜绿假单胞菌生物膜（BF）形成中的作用。方法体外建立3 d QS系统完整的铜绿假单胞菌野生型PA01菌株与QS系统缺陷（lasRrhlR基因缺陷△lasR△rhlR）型菌株生物模型,通过SYT09/PI荧光探针标记,结合激光共聚焦显微镜摄取BF不同层面的图片,经图像结构分析（ISA）软件分析获得QS系统lasRrhlR缺陷株,PA01菌株BF相关空间结构参数。结果培养第3天PA01菌株可形成较厚、有孔状通道的成熟BF结构,而△lasR△rhlR菌株仅形成明显稀薄的早期BF结构,△lasR△rhlR菌株的3 d BF厚度为（7.36±0.2）μm,PA01菌株为（21.64±0.57）μm（P〈0.05）,区域孔率（areal porosity,AP）分别为：（0.902±0.006）、（0.928±0.002）;平均扩散距离（average diffusion distance,ADD）和结构熵（textural entropy,TE）在△lasR△rhlR菌株分别为：（1.503±0.029）和（5.706±0.190）;在PA01菌株分别为：（1.467±0.015）和（5.213±0.111）,△lasR△rhlR菌株AP较PA01菌株低（P〈0.05）;而ADD、TE较PA01菌株高（P〈0.05）。结论△lasR△rhlR基因缺陷明显影响铜绿假单胞菌的BF形成能力,QS系统lasRrhlR基因在铜绿假单胞菌BF形成中发挥重要作用。     

铜绿假单胞菌生物膜分散的研究近况

细菌分泌胞外多糖附着在物体表面组成一个结构性群体即生物膜,导致对抗生素的强抵抗性和感染的迁延不愈。反过来,已形成的生物膜也可以分散为游离菌,许多环境物质能够促进该分散过程,并且这些物质与抗生素合用对生物膜有强大的对抗作用。从生物膜到浮游菌是个复杂的过程,目前关于铜绿假单胞菌生物膜分散的特征、机制、诱导分子等已经引起了学者的强烈兴趣,随着问题的深入研究必然会给人类治疗生物膜所致的难治性感染带来更大的意义。     

大蒜素对铜绿假单胞菌生物膜早期黏附及胞外多糖的影响

目的研究大蒜素对铜绿假单胞菌PA01菌株生物膜（biofilm,BF）早期黏附及胞外多糖复合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）的影响。方法利用荧光多功能酶标仪检测各组不同时间点96孔板中pGF-Puv转化PA01菌株的荧光强度,计算黏附率以表示干预对不同时间点细菌黏附的影响,利用荧光显微镜下定性观察细菌的黏附量;应用异硫氰酸标记的刀豆蛋白A（FITC conjugated concanavalin A,FITC-conA）特异性结合细菌EPS,荧光显微镜下定性观察各组EPS的变化;利用硫酸-苯酚法定量各组细菌EPS的产量。结果6h组,大蒜素高浓度干预后细菌的黏附率由0．70±0．03下降至0．50±0．01,t=15．014,P〈0．05,大蒜素低浓度干预后黏附率也有下降,但不及高浓度组明显;除了9h组其他时间组趋势与6h组大致相似,可能与大蒜素含量下降有关。荧光显微镜观察可见生理盐水对照组细菌菌落分布,干预组黏附的细菌稀疏散在分布,以高浓度为甚。FITC-conA可使胞外多糖显色,在荧光显微镜下观察可见大蒜素干预后EPS减少,稀薄;EPS定量实验,EPS总量大蒜素高浓度干预组（181．19±1．59）μg较生理盐水对照组（602．66±21．94）μg有明显降低,t=60．589,P〈0．05。结论大蒜素可显著减少PA01菌株黏附及产EPS的能力。     

Effect of chlorhexidine and benzalkonium chloride on bacterial biofilm formation

AIM: To study the effect of antiseptics on bacterial biofilm formation. METHODS AND RESULTS: Biofilm formation and planktonic growth were tested in microtiter plates in the presence of antiseptics. For Escherichia coli G1473 in the presence of chlorhexidine or benzalkonium chloride, for Klebsiella pneumoniae CF504 in the presence of chlorhexidine and for Pseudomonas aeruginosa PAO1 in the presence of benzalkonium chloride, biofilm development and planktonic growth were affected at the same concentrations of antiseptics. For PAO1 in the presence of chlorhexidine and CF504 in the presence of benzalkonium chloride, planktonic growth was significantly inhibited by a fourfold lower antiseptic concentration than biofilm development. For Staphylococcus epidermidis CIP53124 in the presence of antiseptics at the minimal inhibitory concentration (MIC), a total inhibition of biofilm formation was observed. For Staph. epidermidis exposed to chlorhexidine at 1/2, 1/4 and 1/8 MIC, or to benzalkonium chloride at 1/8, 1/16 or 1/32 MIC, biofilm formation was increased from 11.4% to 22.5% without any significant effect onto planktonic growth. CONCLUSIONS: Chlorhexidine and benzalkonium chloride inhibited biofilm formation of different bacterial species but were able to induce biofilm development for the Staph. epidermidis CIP53124 strain at sub-MICs. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Sublethal exposure to cationic antiseptics may contribute to the persistence of staphylococci through biofilm induction.     

Efficacy of silver-releasing rubber for the prevention of Pseudomonas aeruginosa biofilm formation in water

Abstract

The aim of the present study was to evaluate the efficacy of Elastoguard? silver-releasing rubber in preventing Pseudomonas aeruginosa biofilm formation in water. Biofilm formation by P. aeruginosa under various conditions in an in vitro model system was compared for silver-releasing and conventional rubber. Under most conditions tested, the numbers of sessile cells attached to silver-releasing rubber were considerably lower with reference to conventional rubber, although the effect diminished with increasing volumes. The release of silver also resulted in a decrease in planktonic cells. By exposing both materials simultaneously to conditions for biofilm growth, it became obvious that the antibiofilm effect was due to a reduction in the number of planktonic cells, rather than to contact-dependent killing of sessile cells. The data demonstrate that the use of silver-releasing rubber reduces P. aeruginosa biofilm in water and reduces the number of planktonic cells present in the surrounding solution.     

Bacterial biofilm formation under microgravity conditions

Although biofilm formation is widely documented on Earth, it has not been demonstrated in the absence of gravity. To explore this possibility, Pseudomonas aeruginosa, suspended in sterile buffer, was flown in a commercial payload on space shuttle flight STS-95. During earth orbit, biofilm formation was induced by exposing the bacteria to sterile media through a 0.2-microm (pore size) polycarbonate membrane. Examination of these membranes by confocal microscopy revealed biofilms to be present and that these biofilms could persist in spite of vigorous agitation. These results represent the first report of biofilm formation under microgravity conditions.     

依地酸钠对黏液型铜绿假单胞菌生物膜的作用

目的探讨金属螯合剂依地酸钠（EDTA）对黏液型铜绿假单胞菌（PA）成熟生物膜的杀菌作用和对其结构的影响。方法平板法培养成熟铜绿假单胞菌生物膜,微量肉汤稀释法测量EDTA、环丙沙星的最低抑菌浓度,平板计数法计算EDTA、环丙沙星单独及联合对生物膜菌落数的影响,荧光探针FITC-ConA染细菌胞外多糖、荧光显微镜下观察EDTA作用前后多糖差别,荧光探针SYT09／H标记生物膜内细菌、激光共聚焦显微镜观察结合BF图像结构分析软件（ISA）对EDTA作用前后的生物膜结构参数进行定量分析。结果当EDTA浓度为5MIC时达到对PA生物膜的最大杀菌效应,可使菌落数由10^7CFU／ml降至10^4CFU／ml,0．1MIC、5 MIC的EDTA均可增强环丙沙星对生物膜的杀菌作用,高浓度组效果更明显、使菌落数降至10^2CFU／ml。EDTA作用后荧光显微镜下可见多糖被破坏,明显减少。激光共聚焦显微镜下可见EDTA作用后生物膜死茵比例增加,菌落变稀疏。ISA软件分析结果显示：5MIC的EDTA作用后生物膜厚度（d）由（22．59±4．13）μm降至（8．97±2．45）μm,t=8．515,P〈0．05;AP（区域孔率）由0．89±0．07增加至0．97±0．02,t=-2．653,P〈0．05;ADD（平均扩散距离）由3．08±0．96降至1．59±0．24,t=4．510,P〈0．05;TE（结构熵）由6．25±0．79降至3．02±0．67,t=9．375,P〈0．05;0．1MIC的EDTA效果没有5MIC明显。结论EDTA可以破坏铜绿假单胞菌生物膜的结构,增强抗生素对生物膜杀菌活性。     

纳米银水凝胶涂膜干预气管导管表面铜绿假单胞菌黏附及生物膜形成的实验研究

目的研究纳米银水凝胶涂膜对气管导管（endotracheal tube,ETT）表面铜绿假单胞菌粘附及细菌生物膜（biofilm,BF）形成的干预作用。方法实验共设6组,分别为空白对照组,涂纳米银3．5、7．0、10．5、14．0和17．5μg／cm^2组。参考Brown平板法,制备ETT、表面铜绿假单胞菌BF模型。通过超声振荡-平板菌落计数法检测体外培养6、12、18h时各组ETT表面BF中的活细菌粘附数量。借助激光共聚焦显微镜观察BF中的活死菌分布情况,并测量BF厚度。结果（1）与空白对照组相比,最小量涂膜组（3．5μg／cm^2）体外培养6h时,导管表面活细菌的粘附量显著减少（P〈0．05）,12h时差异无显著性（P〉0．05）;最大量涂膜组（17．5μg／cm^2）体外培养6h时,ETT表面几乎未见细菌粘附（P〈0．05）,18h时BF中的活菌数量及BF厚度均显著减少（P〈0．05）。（2）激光共聚焦显微镜观察可见,培养6h时,空白对照组ETT表面粘附的死活菌呈不规则散点样分布,未见明显的细菌菌落形成,而各实验组ETT表面仅有细菌零星分布,其数量少于空白组。18h时空白对照组表面可见大量活死菌堆积粘连,有小菌落形成并相互交通成地图状,可见典型BF结构,而此时最大量涂膜组（17．5μg／cm^2）表面仅见数量不等的菌落形成,菌落周围可见数量不等的细菌分布。结论纳米银水凝胶涂膜可有效减少ETT表面铜绿假单胞菌的粘附数量,延缓导管表面细菌BF形成,其作用强弱随培养时间及单位面积中的纳米银剂量的变化而变化。     

穿心莲内酯抗铜绿假单胞菌生物被膜及与阿奇霉素协同抗菌作用

目的研究穿心莲内酯抗铜绿假单胞菌生物被膜及与阿奇霉素协同抗菌作用。方法微量倍比稀释法测定穿心莲内酯对铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度（MIC）,棋盘稀释法测定穿心莲内酯和阿奇霉素协同抗菌作用,MTT法测定穿心莲内酯对铜绿假单胞菌生物被膜的最小抑膜浓度（SMIC）,显微镜下观察药物对生物膜形态的影响。结果穿心莲内酯对铜绿假单胞菌的MIC 50μg/mL,和阿奇霉素有协同抗菌作用。穿心莲内酯对铜绿假单胞菌生物被膜的SMIC501天25μg/mL、3天25μg/mL、7天50μg/mL;SMIC801天50μg/mL、3天50μg/mL、7天100μg/mL,形态观察提示穿心莲内酯SMIC80浓度对铜绿假单胞菌生物被膜的抑制作用明显。结论穿心莲内酯具有抗铜绿假单胞菌生物被膜作用,对阿奇霉素也有协同抗菌作用。