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。     

铜绿假单胞菌生物膜和浮游菌的毒力表达差异

目的探究铜绿假单胞菌生物膜和浮游菌状态下毒力因子的表达差异。方法使用铜绿假单胞菌标准菌株PAO1,分别在生物膜(静置)和浮游菌(摇床)状态下培养,收集上清液,检测总蛋白酶、LasA和LasB弹性蛋白酶、鼠李糖脂、绿脓素、溶血活性;通过荧光定量PCR检测群体感应(quorum sensing, QS)系统相关基因的表达;同时,通过活菌计数检测PAO1在生物膜和浮游菌状态下的生长曲线。结果生物膜状态下,铜绿假单胞菌PAO1的总蛋白酶、LasA、LasB弹性蛋白酶、鼠李糖脂、绿脓素表达均增高(均P0.05),溶血活性增高(P0.05),生物膜和浮游菌状态下细菌生长曲线差异无统计学意义,QS相关基因rhlI、rhlR、rhlA、lasI、lasR、pqsA、pqsR表达增高(均P0.05)。结论铜绿假单胞菌PAO1在生物膜状态下毒力因子表达较浮游菌状态下增高。     

茶多酚对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抑菌机理

以革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性的铜绿假单胞菌为试验菌,通过测定茶多酚与两种菌作用前后细菌培养液的电导率和可溶性总糖的变化,以及菌体在磷代谢和蛋白质表达方面的变化,初步阐明了茶多酚对这两种菌的抑菌机理。研究结果表明,茶多酚对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均有抑菌活性,但对金黄色葡萄球菌的抑菌活性更强。经茶多酚处理后,细菌培养液的电导率和总糖浓度均增大,表明了茶多酚可破坏细胞膜的结构、导致细胞通透性增加,进而使细胞内容物外泄。另一方面,经茶多酚处理后的两种菌对磷的消耗量降低,以致严重影响了核酸、磷脂等细胞重要成分的合成以及能量代谢;通过SDS-PAGE分析,证实茶多酚可以阻碍细菌蛋白质的正常表达,以致影响其细胞的结构组成以及酶的催化活性,最终导致细菌正常生理功能的丧失。     

植物发酵液提取物对铜绿假单胞菌生物膜的作用

【目的】探讨植物发酵液提取物(plant fermentation extract,PFE)对铜绿假单胞菌生物膜的抑制作用,为临床上铜绿假单胞菌感染相关疾病的治疗提供参考。【方法】通过划线法分离临床标本中的铜绿假单胞菌并进行鉴定,通过报告菌株测定铜绿假单胞菌的毒力因子,采用试管法和激光共聚焦扫描显微镜测定生物膜的形成。【结果】在分离出的16株铜绿假单胞菌中,PFE对PA007菌株的作用效果最好,1%PFE显著降低PA007菌株生物膜、绿脓菌素和N-(3-oxododecanoyl)-HSL(3-oxo-C12-HSL)的产量(P0.05)。同时,也显著降低Las A蛋白酶的活性以及持留菌存活率(P0.05)。荧光定量PCR实验结果表明PFE能显著抑制las I和pqs A基因的表达(P0.05)。【结论】PFE具有抗铜绿假单胞菌感染能力,在临床上铜绿假单胞菌感染疾病的治疗中具有巨大的潜在价值。     

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。     

野生型铜绿假单胞菌和新型mucA突变铜绿假单胞菌生物膜形成的动态观察

目的观察新型mucA突变的粘液型菌株PA17和野生型菌株PAO1生物膜(biofilm,BF)形成的动态过程,并比较2株菌生物膜形成过程的差异。方法 SYTO9/PI荧光探针标记PAO1和PA17,体外建立1d,3d,5d,9d时间点PAO1及PA17的BF模型,激光共聚焦显微镜(CLSM)观察两株菌BF动态形成的过程。结果通过SYTO9/PI双染可以动态观察PAO1菌株和PA17菌株的BF形成过程;PAO1菌株和PA17菌株的BF形成过程有差异:PAO1菌株1d时已形成微菌落,3d时形成覆盖整个玻片的生物膜结构,而PA17菌株1d时仅有散在的不可逆粘附细菌,3d时才形成微菌落,5d时形成生物膜结构;随着时间的推移,2株菌生物膜形成的厚度均逐渐增加,且死菌的比例也逐渐增加。结论 PAO1和PA17BF的动态形成过程存在差异,而PA17与PAO1生物膜形成存在的差异可能与其mucA基因突变造成大量藻酸盐的产生有关。     

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。     

5-甲基间苯二酚对铜绿假单胞菌及其生物膜形成的影响

探讨5-甲基间苯二酚对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aureginosa)及其生物膜形成的影响。通过微量肉汤稀释法检测铜绿假单胞菌对5-甲基间苯二酚的敏感性并绘制时间-杀菌曲线;通过微孔板培养生物膜结合结晶紫染色法检测5-甲基间苯二酚对铜绿假单胞菌生物膜形成和分散的影响。当5-甲基间苯二酚的浓度为512μg/mL时,可显著抑制铜绿假单胞菌PAO1生物膜的形成,而5-甲基间苯二酚对铜绿假单胞菌PA47生物膜的形成无影响。32μg/mL的5-甲基间苯二酚还能显著分散铜绿假单胞菌PAO1成熟生物膜,但无明显的剂量依赖性。不同临床菌株生物膜对5-甲基间苯二酚的敏感性各异。结果表明,5-甲基间苯二酚能抑制铜绿假单胞菌生物膜的形成并能分散已形成的生物膜。     

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。     

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。     

乳酸菌群体感应与其肠道生物膜形成的研究进展

肠道内栖息着数量庞大且复杂的微生物菌群,是一个具有生物多样性的微环境,菌群在调节宿主肠道健康中发挥着重要作用。群体感应(quorumsensing,QS)是细菌间通过化学信号分子进行信息传递的重要方式。本文综述了QS系统组成、信号转导机制及AI-2/LuxS系统对肠道生物膜形成的调控,介绍了乳酸菌AI-2/LuxSQS系统及其在调控生物膜形成上的作用。通过肠道乳酸菌QS与生物膜形成综述分析,旨在为肠道屏障功能和健康调控提供新思路。     

N-十一烷酰基环戊酰胺对铜绿假单胞菌生物被膜及毒力的影响

【背景】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)耐药性问题日趋严重的重要原因之一是细菌生物被膜的产生,群体感应(quorum sensing, QS)系统在其生物被膜形成过程中发挥了重要作用。QS抑制剂能够抑制生物被膜的形成和毒力因子的分泌,成为解决细菌耐药性问题的新策略。【目的】通过化学方法对las系统信号分子N-(3-氧十二烷基)-l-高丝氨酸内酯[N-3-(oxododecanoyl)-l-homoserine lactone, OdDHL]的母核和酰基侧链同时改变,合成N-十一烷酰基环戊酰胺,命名为Y0-C11-HSL,探讨其对P. aeruginosa生物被膜形成和毒力因子分泌的作用潜力和分子机制。【方法】采用结晶紫染色和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)评价Y0-C11-HSL对生物被膜形成和结构的影响,通过测定毒力因子的产生和运动试验评析Y0-C11-HSL的抑制活性,通过傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FT-IR)研究Y0-C11-HSL对胞外聚合物(extracellular polymers, EPS)表面化学基团的影响,采用分子对接进一步解析Y0-C11-HSL的作用机制。【结果】与对照组相比,在10-200μmol/L浓度梯度下,Y0-C11-HSL能够减少P. aeruginosa生物被膜形成,且在200 μmol/L时减少率达24.1% (P＜0.01)。此外,在200 μmol/L处理下,Y0-C11-HSL能够显著抑制绿脓菌素、鼠李糖脂、胞外多糖和水解蛋白酶的分泌,抑制率分别为34.7% (P＜0.01)、33.1% (P＜0.01)、27.3% (P＜0.01)和37.3% (P＜0.01),抑制swarming和twitching运动,抑制率分别为45.6% (P＜0.01)和51.7% (P＜0.01),影响了EPS表面化学基团。分子对接结果表明,Y0-C11-HSL能与OdDHL结合的LasR受体蛋白竞争性结合。【结论】Y0-C11-HSL能与OdDHL结合的LasR受体蛋白竞争性结合,对转录蛋白产生影响,进而下调P. aeruginosa QS相关基因的表达。     

铜绿假单胞菌生物被膜组成及其受群体感应系统和c-di-GMP调控的研究进展

作为人类条件性感染的前三大病原菌之一的铜绿假单胞菌,是一种革兰氏阴性细菌,对免疫功能低下和囊性纤维化患者可以造成严重和持续性感染。造成这种持续感染的原因主要是由于细菌接收外界信号后,在自身调控网络的协同作用下,会依附于固体表面,并产生胞外多糖、基质蛋白和胞外DNA等大分子物质形成高度结构化的膜状复合物将自身包裹形成生物被膜群体结构。生物被膜可以有效帮助细菌定殖、提高细菌对抗菌物质和宿主免疫反应的抵抗能力、促进群落细菌的细胞-细胞之间的信号交流等,是临床治疗中病原菌慢性感染和反复感染最重要的原因之一。本篇综述重点介绍了铜绿假单胞菌生物被膜的各组成成分及其在生物被膜形成中的重要功能,并进一步阐述了群体感应系统(las、rhl、pqs与iqs)和c-di-GMP对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控作用。通过本篇综述可以更清晰地了解细菌生物被膜形成和调控的过程,为开发新的治疗生物被膜感染策略提供帮助。     

金黄色葡萄球菌tst-1基因敲除菌株的构建

抽提金黄色葡萄球菌834菌株的基因组DNA,PCR克隆扩增tst-1及tst-1的上、下游基因,通过将tst-1上、下游基因分别重组到载体质粒pAULA中,形成同源重组质粒pAULA Δtst-1,将pAULA-Δtst-1电转入细菌内,进行同源重组,以PCR、Western blot鉴定tst-1基因敲除菌株无tst-1基因片段,且无TSST-1蛋白表达,表明已成功构建金黄色葡萄球菌tst-1基因的敲除菌株。     

维拉帕米对铜绿假单胞菌群体感应抑制作用的体外研究

考察维拉帕米对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa, PA）群体感应（Quorum sensing, QS）的抑制作用。测定维拉帕米最小抑菌浓度(Minimal inhibit concentration,MIC) ;构建培养环境,考察维拉帕米对PA生长的影响,绘制生长曲线;毒力因子表达实验中,分别考察维拉帕米对PA弹性蛋白酶表达、蛋白水解酶表达和绿脓毒素表达的影响。结果表明,维拉帕米MIC₅₀为128 μg/mL,MIC₉₀为512 μg/mL,最低抑菌质量浓度范围为128~512 μg/mL时,具有较好抑菌活性;生长曲线表明,维拉帕米质量浓度为16 μg/mL时,开始抑制PA的生长,随着浓度的增加,抑制作用逐渐增大;当维拉帕米质量浓度为512、256、128、64、32、16 μg/mL时,明显抑制弹性蛋白酶表达（P<0.01）,质量浓度为8 μg/mL时,对弹性蛋白酶有一定抑制作用（P<0.05）,维拉帕米质量浓度为512、256、128、64、32 μg/mL时,明显抑制蛋白水解酶的活性和绿脓毒素的表达（P<0.01）,当质量浓度为16 μg/mL时,对蛋白水解酶活性和绿脓毒素的表达有一定抑制作用（P<0.05）;维拉帕米对QS的抑制有浓度依赖。维拉帕米对PA的QS有明显抑制作用,体外可明显抑制PA生长,可作为抗菌增效的潜在开发药物。     

金黄色葡萄球菌生物膜形成机制研究进展

金黄色葡萄球菌是医院和社区获得性感染最常见的病原菌之一,而且可形成生物膜,从而导致生物膜相关疾病的产生。患者一旦发生金黄色葡萄球菌生物膜感染,难以彻底治愈。深入研究金黄色葡萄球菌生物膜形成的分子机制和调控网络,对寻找有效的防治、治疗药物和手段具有重要意义。我们就金黄色葡萄球菌生物膜形成过程和调控机制的研究近况做一综述。     

抗微生物肽CRAMP联合抗生素分散铜绿假单胞菌生物被膜的增效作用研究

【目的】研究修饰后的鼠源抗微生物肽CRAMP联用抗生素对铜绿假单胞菌PAO1成熟生物被膜的分散作用,为临床联合应用抗生物被膜药物提供理论依据。【方法】采用微量肉汤稀释法测定CRAMP修饰肽和抗生素对PAO1的最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC)和生物被膜最小根除浓度(MBEC);采用时间杀菌曲线(time-kill curve,TKC)法测定CRAMP修饰肽及抗生素单用和联用对PAO1成熟生物被膜的杀菌活性;采用菌落计数法和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)评估CRAMP修饰肽联用抗生素对PAO1成熟生物被膜的分散作用。【结果】与单用抗生素组相比,除2种碳青霉烯类药物和4种β-内酰胺类药物,其他抗生素联合CRAMP修饰肽后的MBEC值均有不同程度的下降,万古霉素、罗红霉素和阿奇霉素下降倍数最明显(4倍)。TKC试验结果表明,CRAMP修饰肽分别联用万古霉素、罗红霉素和阿奇霉素均具有比单用药更快且更强的杀菌作用,尤其是与万古霉素联用仅在3h时杀灭了全部(100%)的生物被膜细菌。随后,通过CLSM观察发现生物被膜数量、体积、面积和单位面积荧光强度均有明显的变化。【结论】CRAMP...     

基于RNA-Seq技术分析鼠源宿主防御肽对铜绿假单胞菌成熟生物被膜的清除作用

【目的】利用RNA-Seq技术探究修饰后的鼠源宿主防御肽CRAMP对铜绿假单胞菌PAO1成熟生物被膜的影响。【方法】采用结晶紫法检测生物被膜量,激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)观察生物被膜形态学变化;利用Illumina二代高通量测序平台,采用PE150测序策略分析了CRAMP修饰肽干预PAO1生物被膜与对照组在转录水平的基因表达差异;利用1,3-萘二酚方法测定了PAO1生物被膜中藻酸盐含量。【结果】CRAMP修饰肽能显著减少PAO1成熟生物被膜量,并且在0.98–62.50μg/mL范围内呈一定浓度依赖性,CLSM显示CRAMP修饰肽能够显著减少细菌总荧光强度。转录组测序获得了12636700段干净读对,共鉴定出1582个差异基因,发现800个基因表达上调,782个基因表达下调。GO功能富集分析显示,1226个基因比对到GO功能分析数据库,在这些差异表达基因中,与分子功能、生物过程和细胞组成有关。KEGG通路富集分析显示,有603个表达差异显著基因比对到KEGG中的96条代谢途径,其中主要是各类氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径、三羧酸循环、生物被膜调控系统等。分析发现CRAMP修饰肽可能作用于PAO1 c-di-GMP系统,增强细菌运动性和生物被膜分散,并且与其密度感应(quorum sensing,QS)系统和藻酸盐合成相关。最后经验证,CRAMP修饰肽显著减少了PAO1成熟生物被膜中藻酸盐的含量。【结论】CRAMP修饰肽对PAO1成熟生物被膜具有明显的清除作用,且能导致成熟生物被膜藻酸盐含量下降。通过转录组数据分析,可能是由于CRAMP修饰肽使PAO1c-di-GMP水平下调导致的,具体机制还有待进一步探究。     

PH826噬菌体与抗生素联用有效抑制多重耐药铜绿假单胞菌生物被膜的形成

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种重要的革兰氏阴性病原体,可以加重囊性纤维化患者的肺部感染,最终会导致患者的死亡。然而由于多重耐药(multi-drug resistant,MDR)和泛耐药(pan-drug resistant, PDR)铜绿假单胞菌菌株的出现,使其防控变得更为严峻。【方法】从养殖场污水中分离能有效裂解多重耐药铜绿假单胞菌的噬菌体,研究其形态特征、生物学特性、宿主谱范围、基因组特征和体外抑菌能力等,并采用噬菌体和抗生素联用的方法进行生物被膜的抑制试验。【结果】透射电子显微镜的形态分析和基因组分析结合表明,该噬菌体属于Nankokuvirus病毒属。生物学特性试验表明,PH826具有广泛的温度稳定性(4-60℃)和pH稳定性(3.0-11.0)。宿主谱测试显示,PH826可以裂解13株铜绿假单胞菌(包括人源和动物源),体外抑菌试验显示,PH826在感染复数(multiplicity of infection, MOI)分别为10、1、0.1时对铜绿假单胞菌均有强烈的裂解作用。根据基因组分析,PH826噬菌体的基因组大小为87 95...     

抗金黄色葡萄球菌感染的新药研究进展

金黄色葡萄球菌因抗菌药耐药性而引起广泛关注,其耐药株感染所引起的皮肤和软组织感染、肺炎、菌血症以及骨髓炎等增加了患者的发病率和死亡率。金黄色葡萄球菌通常通过携带多种耐药基因、毒力基因或形成生物被膜等方式快速适应生存环境而产生耐药性,使得常规抗菌药物难以达到理想的治疗效果,因此,金黄色葡萄球菌感染的治疗一直是一个难题。从抗菌肽、植物次生代谢物及其他独特作用机制的新药等三方面进行阐述,以期为抗金黄色葡萄球菌感染的新药研发提供新的思路。