微生物被膜(Biofilm)的社会学特征

微生物被膜(biofilm)是一类具有高复杂性和高自组织特性的生物结构,由多种微生物(细菌、古菌、藻类、微小真核生物)和生物基质(多糖、蛋白、脂肪酸等)组成,具有特定的组织结构和生态学功能,在微生物定殖、生态位构建和环境适应性上具有重要作用.许多微生物行为,如病原感染、毒素产生、耐药能力、生物污损以及管网堵塞等都与微生物被膜的存在有关.这些事件的形成充斥着多样化的微生物行为,包括信号交流,合作/竞争、劳动分工以及逆境环境下的"菌工智能"等.这些特征越来越多地显示出Biofilm的社会学特性,而这一特性也提供了深入认识Biofilm的新视角.据此,以Biofilm的3D结构为基础,以膜内的通讯语言、协作方式,以及智能化的抗逆表现(环境应激、协同进化)为重点来阐述它的社会学特征,以期更好地认识Biofilm的属性,加深对微生物社会学的认识.     

细菌生物被膜检测方法的研究进展

细菌生物被膜(bacterial biofilm,BF)是细菌黏附于接触物表面,由细菌自身分泌的胞外基质包裹形成的多细胞微生物群体,是微生物界细菌普遍的生存状态。基于生物被膜的物理屏障作用和膜内特殊微环境,其具有多重耐药性以及较强的黏附性、抗吞噬性等特性,导致所致疾病迁延不愈,已成为医疗卫生领域的重大挑战。早期、快速、准确检测生物被膜形成对及时有效防治其感染性疾病至关重要。现从表型和基因型检测两个方面对细菌生物被膜检测方法作一综述。     

细菌“定植”还是“定殖”？

细菌定植/殖(Bacterial Colonization),是指来自不同环境的细菌接触到机体,并在特定部位黏附、生长和繁殖的现象。无论是共生菌对肠道的保护作用,还是致病菌引起的感染,往往都要依赖细菌定植/殖。目前,教材与期刊等对于"细菌定植"和"细菌定殖"这2个科技名词的使用不一,并存在两者混用的现象,尚未有明确的定论指出哪种使用正确。为了避免以上问题,并对"Bacterial Colonization"的正确翻译提供参考,本文对细菌定植/殖的条件和过程、意义、使用现状进行了分析与讨论,最终认为"细菌定殖"更适用于"Bacterial Colonization"的翻译。     

细菌生物被膜分散及分子调控机制研究进展

生物被膜分散(Biofilm Dispersal)是生物被膜发展后期细菌响应营养物、低浓度的一氧化氮、D-氨基酸、自诱导肽(Autoinducing Peptide,AIP)、酰基高丝氨酸内酯(Acyl Homoserine Lactones,AHL)、腺苷三磷酸(Adenosine Triphosphate,ATP)等信号变化而做出的一种程序性反应,有利于细菌从恶劣的生物被膜内部环境中脱离出来寻找新的定殖位点。此外,由生物被膜引起的细菌短暂的抗生素耐受性在分散过程中会恢复正常水平,这有助于治疗由致病菌引起的难治愈的生物被膜相关疾病。目前生物被膜分散的相关研究正处于起步阶段,本文希望通过综述生物被膜分散现象、信号分子及调控机制,可以更好地了解细菌生物被膜分散对于防控病原微生物和应用有益微生物的重要意义。     

植物内生细菌的生物薄膜(biofilm)

生物薄膜(biofilm)指微生物菌体互相黏附一起或附着到一些材料表面,并由胞外多聚物基质对其包埋的生长状态。生物薄膜是微生物形成的对生存环境(包括定殖宿主)相适应的结构。近年来随着人们对微生物与环境相互作用研究的日益重视,对生物薄膜的研究已经迅速发展起来。该文从植物内生细菌的角度,总结并论述了生物薄膜结构形成、生理生化性质、以及生物学功能等,并针对当前国内对生物薄膜概念使用不规范甚至不正确的问题,提出了自己的观点。     

铜绿假单胞菌铁摄取与生物被膜形成研究进展

生物被膜是单细胞微生物通过其分泌的胞外多聚基质粘附于介质表面并将其自身包绕其中而成的膜样微生物细胞聚集物。生物被膜的形成使细菌具有更强的适应外界环境的能力,也是导致微生物产生耐药性及慢性感染性疾病难以治疗的重要原因之一。铜绿假单胞菌在肺部的定殖是肺囊性纤维化病患者发病和死亡主要原因,其造成的感染通常与形成抗生素抗性极强的生物被膜有关。铜绿假单胞菌生物被膜的形成受控于多种复杂的细菌调控体系之下,包括群体感应系统及参与调节胞外多聚基质合成的双组分调控系统等。此外,为了利用低浓度的环境铁来维持生存并完成各种生理功能,铜绿假单胞菌进化出了一系列铁摄取系统,这些系统对其毒力因子的释放和生物被膜的形成又起着重要的调控作用。本文主要对铜绿假单胞菌生物被膜的形成与调控机制及其铁摄取系统进行了综述,为进一步了解及清除铜绿假单胞菌引发的问题提供途径与思路。     

细菌生物被膜中群体感应调控机制及其控制研究展望

生物被膜(biofilm)是微生物聚集黏附在物体表面形成的多细胞结构,是引起微生物感染的主要原因,对食品工业和公共卫生安全造成巨大的威胁。群体感应(quorum sensing,QS)是调控生物被膜形成的重要因素,与生物被膜的抗生素耐药性、抗逆性密切相关。研究发现:针对QS系统的天然、合成化合物被称为群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSI),可干扰QS信号,破坏生物被膜的形成,这种现象被称为群体淬灭(quorum quenching,QQ)。本文中,笔者就生物被膜组分、群体感应的调控机制及生物被膜的控制策略进行深入综述,旨在为食品加工程中细菌生物被膜的防控提供理论依据。     

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。     

铜绿假单胞菌生物被膜对抗菌药物作用影响的实验研究

细菌生物被膜形成在难治性感染中起重要作用,本实验在体外进行铜绿假单胞菌生物被膜与抗菌药物作用的研究。铜绿假单胞菌在生理盐水特氟隆系统孵育6d,可在特氟隆表面上形成细菌生物被膜(Biofilm),经扫描电镜证实,它包裹在微菌落表面。应用环丙氟哌酸,甲红霉素,罗红霉素,穿心莲作用于生物被膜细菌并观察结果。发现与2倍MIC环丙氟哌酸作用4h后,悬浮细菌存活率降至002%,但生物被膜细菌存活率则为41%,当10μg/mL甲红霉素,12μg/mL罗红霉素,005g/mL穿心莲分别与环丙氟哌酸联合应用时,生物膜细菌存活率分别降至02%,05%和27%。结果表明生物被膜细菌对环丙氟哌酸的抵抗力较悬浮细菌明显增强,而环丙氟哌酸分别与甲红霉素,罗红霉素,穿心莲联合应用则有明显抑菌作用。推测此种联合用药方式可能提高对难治性感染的治疗效果     

肠道致病菌鞭毛调节蛋白FlgM功能分析及应用展望

鞭毛作为细菌最主要的运动器官,可通过促进细菌黏附、定植和侵袭以及生物被膜(Biofilm)的形成来影响细菌的毒力和耐药性。而鞭毛的组装合成涉及50多种蛋白质,FlgM蛋白作为持续控制器可调节其他鞭毛相关基因的转录水平,从而影响鞭毛的长度和数量等因素,进而影响细菌的毒力。此外,FlgM属于可溶性蛋白具备特有的C末端不稳定性结构,被视为潜在的融合蛋白。本综述依据已有研究详述了FlgM蛋白结构及功能,为深入探究与鞭毛相关的致病机制及其作为融合蛋白的应用前景途径提供理论支撑。     

葡萄糖对表皮葡萄球菌生物被膜形成的影响及调节机制的研究

生物被膜(Biofilm)是条件致病菌表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)的主要致病因素,生物被膜的形成依赖多糖PIA合成,合成PIA的糖基转移酶由icaADBC基因编码。以生物被膜形成能力不同的菌株为对象,通过研究不同环境对生物被膜形成、细菌总糖量及相关基因表达的变化,探索外界环境对生物被膜形成的影响及葡萄糖对生物被膜诱导的分子机制。有利于生物被膜形成培养条件促进生物被膜形成及多糖的表达,葡萄糖能诱导ica基因的表达和生物被膜形成,ica基因的反义寡核苷酸(ODN)能对抗葡萄糖的作用;葡萄糖作用下不同生长周期生物被膜形成相关基因ica、icaR、AtlE表达不同。表皮葡萄球菌生物被膜的形成与细菌糖代谢有关,葡萄糖通过上调ica表达诱导生物膜形成,但不需要ica基因的持续表达;葡萄糖的诱导作用不是直接通过调节AtlE和icaR基因来实现的     

葡萄糖类似物甲基葡萄糖对表皮葡萄球菌生物被膜形成的影响及调节机制的研究

生物被膜(Biofilm)是条件致病菌表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)的主要致病因素,生物被膜的形成依赖多糖PIA的合成,PIA合成与细菌糖代谢相关。通过研究葡萄糖类似物甲基葡萄糖(MethylDglucoside,MG)对生物被膜的形成及相关基因表达的影响,考察生物被膜形成的调控机制并寻找抑制生物被膜形成的方法。甲基葡萄糖能抑制97337株生物被膜的形成,而且不同浓度的甲基葡萄糖对生物膜作用不同。甲基葡萄糖对97337株生物被膜形成的早期的粘附有较强的抑制作用;不同浓度的甲基葡萄糖处理后对ica和AtlE基因的mRNA表达水平影响不大,但能诱导agr基因的表达,这与甲基葡萄糖处理不同时间后的结果一致;而且甲基葡萄糖处理后97337的表面相关蛋白的组成明显改变。甲基葡萄糖对生物膜的抑制并不直接由于它对生长的抑制,它对细菌生长和生物被膜形成的抑制与其在细菌糖代谢中的竞争性相关;甲基葡萄糖能通过调控agr基因的表达改变细菌表面从而抑制97337的早期粘附和生物被膜的形成,但没有通过调控icaADBC、icaR的表达抑制生物膜的形成,可能与其对合成PIA相关糖基转移酶的竞争性抑制相关。     

细菌生物被膜基质的研究进展

细菌生物被膜(biofilm)附着在生物或者非生物表面,由细菌及其分泌的糖、蛋白质和核酸等多种基质组成的细菌群落,是造成病原细菌持续性感染、毒力和耐药性的重要原因之一.细菌的生物被膜基质由复杂的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)构成,影响生物被膜的结构和功能.本文...     

“细菌移位”还是“细菌易位”？

关于“Bacterial translocation”的研究虽已有几十年的历史,但是国内文献对将“Bacterial Translocation”翻译为“细菌移位”还是“细菌易位”还一直存在广泛争议。为对“Bacterial Translocation”的准确翻译提供理论依据,本文阐明了其研究背景及定义、发生机制及生物学意义;系统总结了国内文献中“细菌移位”和“细菌易位”的使用现状,从中文词义和生物学过程2个角度探讨了“Bacterial Translocation”对应的中文翻译;最终认定翻译为“细菌移位”更准确、认可度更高、更有利于推进相关研究的规范化。     

抗菌肽17BIPHE2对金黄色葡萄球菌生物被膜的抑制作用

【目的】研究抗菌肽17BIPHE2单独使用及联合抗生素对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)生物被膜的抑制作用。【方法】采用刚果红平板测试法和结晶紫染色评估受试菌形成生物被膜的能力;微量肉汤稀释法和琼脂平板测试法测定金黄色葡萄球菌最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC);利用抑制金黄色葡萄球菌黏附实验和生物被膜形成抑制实验观察17BIPHE2单独使用及联合抗生素对生物被膜黏附阶段和形成阶段的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察17BIPHE2单独使用及联合抗生素对成熟生物被膜的清除作用。【结果】17BIPHE2的MIC为8μmol/L,1/2×MIC就可以有效抑制浮游菌的生长。单独使用17BIPHE2在细菌黏附阶段抑制率为40%,在生物被膜形成阶段抑制率达到35%。17BIPHE2联合抗生素使用较单独使用抗生素其抑制率均有所下降。生物被膜成熟阶段17BIPHE2于1/4×MIC浓度即可促进生物被膜崩解,1×MIC生物被膜崩解同时细菌黏附量有所下降,联合万古霉素促进生物被膜崩解同时细菌胞质大量外泄。【结论】抗菌肽17BIPHE2具有良好的抑制金黄色葡萄球菌生物被膜作用,联合抗生素其抗生物被膜作用进一步提高。这将为治疗由金黄色葡萄球菌生物被膜引起的相关感染提供了一个新思路。     

信号分子调控细菌生物被膜形成的分子机制

细菌生物被膜(Bacterial biofilm,BF)是黏附于机体黏膜或生物材料表面、由细菌及其分泌的多聚糖、蛋白质和核酸等组成的被膜状生物群体,是造成持续性感染的重要原因之一。细菌在生长繁殖时会产生一些次级代谢产物,部分会作为生物信号分子在细胞内或细胞间传递信息,使细菌在多细胞水平协调统一相互配合,以完成一些重要的生理学功能,如生物发光、BF的形成、运动与固定态生活方式的转换等。信号分子在BF形成过程中起着重要的调控作用。文中从密度感应系统(Quorum-sensing systems,QS)、环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)、双组分系统(Two-component systems,TCS)和sRNA等方面介绍影响BF形成的相关信号分子,重点对BF形成过程中的信号分子调控机制进行概述,这对于深入揭示信号分子调控BF形成的机制十分必要。     

海洋污损的微生物学过程与机制研究进展

海洋生物污损主要由微生物腐蚀(MIC)与生物淤积(MBF)造成。细菌的附着及生物被膜的形成在微观尺度为微生物腐蚀提供了环境条件,而生物淤积则从宏观层面加速了污损的进程。近年来,海洋生物污损在全球范围内造成了巨大的经济损失,各类抗污损的方法也相继开发。微生物行为在污损的形成中扮演着重要角色,包括细菌在基质上的定殖,微生物被膜的产生,微生物结构的组装以及氧化还原性质的改变等。本文中,笔者聚焦海洋污损的微生物学机制,对生物污损的发生条件、影响因素、形成机制、群体感应调节特征进行了总结,并对防控方法进行了归纳,以期从生态学层面深入认识海洋污损的动力学过程,并为开发新型环保型防污材料提供借鉴思路。     

生物被膜的物理特性及其表征

生物被膜涉及到人类生产生活的方方面面。生物被膜的形成有时是有益的,可用于生物降解、生物催化等;但同时也造成了诸多不利的影响,医疗领域中的感染性疾病、工业生产中的生物污损等均与生物被膜的形成有关。生物被膜形成过程中的物理性质决定着生物被膜的形态结构以及机械稳定性,对它在应对外界环境刺激并得以生存具有重要的意义。本文介绍了生物被膜形成初期和发展过程中的物理性质以及相应的表征手段。其中,细菌的表面粘附由细菌的近界面运动行为及细菌与表面的相互作用决定,并对生物被膜的初期形成起关键的作用。此外,机械性能测试发现成熟的生物被膜可看作具备粘弹性的聚合物。     

鱼腥草素钠与红霉素抗铜绿假单胞菌生物被膜的协同作用

目的研究鱼腥草素钠与红霉素抗铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)生物被膜(Biofilm,BF)的协同作用。方法采用微量倍比稀释法测定鱼腥草素钠、红霉素对铜绿假单胞菌最低抑菌浓度(MIC),MTT法测定鱼腥草素钠、红霉素及两药联合抗铜绿假单胞菌的最小抑膜浓度SMIC(SMIC50和SMIC80),光学显微镜及扫描电镜下观测鱼腥草素钠抗铜绿假单胞菌生物被膜的动态过程。结果鱼腥草素钠和红霉素抗铜绿假单胞菌的MIC分别为512 mg/L和256 mg/L。红霉素对铜绿假单胞菌生物被膜SMIC50黏附期为64 mg/L,早期生物被膜阶段为64 mg/L,成熟期生物被膜阶段为128 mg/L,两药联合后铜绿假单胞菌生物被膜SMIC50黏附期为16 mg/L,早期为16 mg/L,成熟期为32 mg/L。红霉素对铜绿假单胞菌生物被膜SMIC80黏附期为128 mg/L,早期生物被膜阶段为128 mg/L,成熟期生物被膜阶段为256mg/L,两药联合后铜绿假单胞菌生物被膜SMIC80黏附期为64 mg/L,早期为64 mg/L,成熟期为128 mg/L。结论鱼腥草素钠联合红霉素抗铜绿假单胞菌生物被膜具有协同作用。     

噬菌体及其裂解酶对细菌生物被膜作用的研究进展

细菌形成的生物被膜,可保护细菌不易被抗生素杀死,这给临床上相应疾病的治疗及医疗器械的消毒带来极大困难。研究表明,噬菌体及其裂解酶对生物被膜有降解作用。噬菌体能清除细菌在有生物活性或无生物活性的介质表面形成的生物被膜。此外,噬菌体裂解酶比如LySMP、肽酶CHAPk、细胞壁溶解酶CWHs等能清除特定的生物被膜,这可能与裂解酶直接溶菌和裂解细菌细胞外基质有关。同时,与抗生素、钴离子、氯等物质联合使用时,噬菌体对生物被膜的清除作用会更强。本文从噬菌体、噬菌体编码的裂解酶、以及它们联合其他物质对细菌生物被膜的作用进行综述,并对其实际应用做了展望。