不同植入材料对表皮葡萄球菌和结核杆菌粘附和生物膜形成的影响

目的:探讨表皮葡萄球菌和结核杆菌在不同生物材料表面粘附性和生物膜形成能力的差异,为临床骨科材料的选择提供理论参考。方法:采用常规方法进行细菌分离和菌种鉴定。粘附能力检测采用菌落计数法,生物膜形成能力检测采用96孔板结晶紫染色法。结果:结核杆菌和表皮葡萄球菌在骨组织均有最强的粘附和生物膜形成能力,表皮葡萄球菌在三种材料上的粘附和生物膜形成能力均高于结核杆菌,表皮葡萄球菌和结核杆菌在铁合金和不锈钢粗糙表面上的粘附和生物膜形成能力均显著高于其光滑表面(P0.05)。结论:表皮葡萄球菌和结核杆菌在不同生物材料上具有不同的粘附和生物膜形成能力,不同种属细菌在不同材料的粘附和生物膜形成能力为临床骨科生物材料的选择提供了理论依据。     

细菌群体感应对细菌生物膜形成与调控的研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌细胞之间通过感受自诱导物来调控细菌群体行为的现象。细菌生物膜(bacterial biofilm,BBF)是细菌在生长过程中为适应生存环境而吸附于惰性或活性材料表面形成的一种与浮游细胞相应的生物被膜,其结构包括细菌和自身分泌的细胞外基质(extracelluar polymeric substance,EPS)。生物膜可以保护细菌免于外界恶劣环境的影响,增加其抗药性,为细菌生长提供天然的有利屏障。细菌群体感应是细菌调控生物膜形成的重要机制之一,本文中,笔者综述了细菌群体感应在生物膜生成过程中的调控作用,分析了细菌生物膜抑制与降解策略,旨在为医药与食品工业中降低细菌耐药性和细菌抗性提供理论依据。     

激光扫描共聚焦显微镜观察细菌生物膜形成的方法学研究

目的:建立激光扫描共聚焦显微镜观察生物膜形成过程的方法,为进一步研究生物膜的形成机制奠定基础。方法:以临床分离金葡菌X428为研究对象,在盖玻片上形成生物膜,分别于接种后的4、8、12、16、24和48h取出玻片,采用免疫荧光技术标记多糖和细菌,激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察生物膜形成情况。结果:取得了生物膜形成过程的不同时间点的CLSM图像,4h时细菌在盖玻片上粘附形成小菌落,8h和12h细菌聚集成簇,多糖基质产生并逐渐增多,至16h形成成熟生物膜结构;24h和48h生物膜已经播散,其结构变小。结论:应用免疫荧光技术和激光扫描共聚焦显微镜技术研究生物膜形成过程是一种简便可行的方法。     

趋磁细菌蛋白参与磁铁矿生物矿化机制的研究进展

生物矿化是生命体系中的一种重要而又特殊的生理过程。生命体中存在着各种各样的生物矿化产物,从生物体骨骼与牙齿到纳米级的金属氧化物都是生物矿化的产物。生物矿化与普通矿化的最大不同就是其反应过程中有生物分子、生物代谢、细胞以及有机基质的参与。多种生物因素参与的矿化反应,不仅反应条件温和,而且反应产物具有更好的材料性能和生物兼容性,最为典型的是趋磁细菌可以通过生物矿化过程形成尺寸均一、单磁筹的生物膜包裹着的磁性纳米晶体——磁小体。本文主要介绍了趋磁细菌重要磁小体膜蛋白以及铁载体蛋白(铁蛋白)在磁铁矿生物矿化过程中的作用和功能,综述了该领域的最新研究概况。通过对趋磁细菌发生生物矿化过程的深入探讨可进一步揭示生物大分子调控无机矿物生长的分子机制,为仿生合成新型生物材料提供重要的理论依据。     

细菌鸟氨酸脱羧酶作用的研究进展

多胺是生物体内广泛存在的一类具有多种生物活性的低分子化合物,其合成的关键限速酶是鸟氨酸脱羧酶,鸟氨酸脱羧酶和多胺共同参与生物生长发育等重要生理过程。细菌鸟氨酸脱羧酶在结构上和真核生物略有不同,但是功能类似,其能通过促进多胺的产生发挥对细菌的调节作用。研究发现,细菌鸟氨酸脱羧酶也参与细菌对其他物种的作用,但对人体的作用尚不明确。因此,本文综述了国内外关于细菌鸟氨酸脱羧酶在促进细菌生长、适应环境、抗生素抗性和生物膜形成等方面的作用及相关机制,希望能对细菌鸟氨酸脱羧酶及其作用的后续研究提供一些信息与参考。     

细菌生物膜研究技术

细菌生物膜是细菌生长过程中为适应生存环境而在固体表面上生长的一种与游走态细胞相对应的存在形式。只要条件允许,绝大多数细菌都可以形成生物膜。一旦形成了生物膜细菌就具有极强的耐药性,在医疗、食品、工业、军事等诸多领域给人类社会带来了严重的危害,造成巨大的经济损失。因此,细菌生物膜已成为全球关注的重大难题,也是目前科学界研究的前沿和热点。本文结合细菌生物膜研究技术的最新进展,重点介绍了几种常用生物膜发生装置及检测量化技术,并对其原理及优缺点进行了讨论。     

大肠杆菌鞭毛调控基因flhDC与生物材料植入感染的研究进展

随着生物材料被广泛应用于临床,生物材料植入感染成为令人棘手的常见医院内感染,有报道占院内感染的50%,大肠杆菌是临床以生物材料为中心感染的优势菌种。生物材料表面的细菌生物膜使其膜内细菌能有效抵御抗生素治疗和机体的防御反应,是导致生物材料为中心感染难以控制的根源。大肠杆菌的运动性与细菌生物膜形成密切相关,鞭毛是大肠杆菌的运动器官,鞭毛的生成需要三级基因的表达,操纵子flh DC编码鞭毛生成的一级主调控基因。我们推测:"鞭毛调控基因flh DC的表达→鞭毛的生成→细菌的运动性→细菌生物膜形成"之间存在着一一对应的关系,这为临床防治生物材料植入感染提供新思路。本文就以大肠杆菌鞭毛调控基因flh DC与生物材料植入感染做一简要综述。     

细菌生物膜的形成与调控机制

细菌通过自身合成的水合多聚物粘附在固体表面,以固着的方式生长从而形成生物膜,细菌生物膜的形成涉及到几个明显的阶段,包括起始的附着、细胞与细胞之间的吸附与增殖、生物膜的成熟、及最后细菌的脱离等四个阶段,生物膜的形成增加了细菌对抗生素的抗性以及帮助细菌逃逸寄主的免疫攻击等,从而引起临床上持续性的慢性感染等各种问题;生物膜结构非常复杂,除了细菌分泌的各种胞外多糖,胞外蛋白质外,最新的研究表明,DNA也是生物膜的一个重要成分.针对近年来的最新文献报道分别对生物膜的形成、结构以及调控机制等进行综述.     

鲍曼不动杆菌菌毛在细菌生物膜形成中的作用

目的通过观察鲍曼不动杆菌菌毛,了解菌毛结构在生物被膜形成过程中的作用。方法以ICU的医院感染患者的腹腔手术后引流液、痰及呼吸机导管内壁附着物等为材料分离鉴定细菌,制备细菌的电镜标本,通过超微结构观察鲍曼不动杆菌菌体表面的菌毛与生物被膜形成的相关性。结果新分离的鲍曼不动杆菌菌体表面存在菌毛,菌毛与生物膜形成过程中的粘附有关。结论菌毛粘附是生物被膜形成的原因之一。     

牙菌斑生物膜的形成与控制

牙菌斑生物膜是附着于牙釉质表面,由复杂的微生物群落构成的一种聚集体。牙菌斑生物膜的形成与生长对口腔健康有着直接或间接的影响,许多研究证实口腔疾病如龋齿和牙周病都与细菌的积累及牙菌斑的形成有关。在牙菌斑生物膜形态建成过程中,牙齿表面最初的定殖菌对生物膜的微生物组成和结构至关重要,这些初级定殖菌决定了后续与之结合形成共生体的微生物种类和数量。不同的微生物组成可能在与生物膜形成相关的口腔病理状况中发挥不同的作用。因此,本文就牙菌斑生物膜的生长及控制进行综述,介绍其微生物的早期定殖和成熟过程、以及通过物理和化学方法对牙菌斑生物膜的控制,以期为了解牙菌斑生物膜的形成机制及相关口腔疾病的预防和治疗提供有价值的参考。     

细菌耐多药外排泵的研究进展

近年来,由于抗生素的不合理及广泛使用,全球多重耐药菌和广泛耐药菌不断出现。关于细菌耐药机制中外排泵及生物膜形成的研究越来越受关注。研究发现,外排泵与生物膜形成有密切联系,不同细菌的不同外排泵对生物膜形成的影响各异,而生物膜形成又影响外排泵基因表达。本文就细菌耐多药外排泵的研究进展进行综述。     

葡萄球菌生物被膜的基因调控机制研究进展

摘要:细菌的耐药性问题是目前医学临床面临的严峻问题,其中细菌生物被膜的形成是引起细菌持续性感染的主要致病机制之一。细菌生物被膜的形成过程十分复杂,受多种因子和多基因的共同调控,且不同的因子和基因在生物被膜形成的不同阶段所起的作用不同。本文重点对引起院内感染的主要致病菌葡萄球菌的生物被膜形成的基因调控机制,以及药物抑制葡萄球菌生物被膜的研究现状进行综述,旨在为解决医学临床中存在的细菌感染,研制抗生物被膜药物和疫苗等提供参考。     

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。     

c-di-GMP对大肠杆菌生物膜调控的研究进展

大肠杆菌生物膜是由聚集于特定介质上的大肠杆菌菌体细胞相互黏附并分泌胞外基质聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)而产生的一种结构复杂的膜状聚集物。感染宿主后的致病性大肠杆菌在形成生物膜后会极大地逃避免疫系统以及环境中各种有害因素对其的影响,对宿主造成持续甚至致命的伤害。环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate,c-di-GMP)是广泛存在于细菌中的第二信使,在调节生物膜形成过程中起到至关重要的作用。基于此,本文对近些年来有关c-di-GMP对大肠杆菌生物膜形成过程中菌体的运动、黏附以及EPS产生机制的研究进行了综述,以期为从c-di-GMP角度抑制大肠杆菌生物膜提供依据和思路。     

假结核耶尔森氏菌flhDC基因影响细菌运动性和生物膜形成

假结核耶尔森氏菌YPIII鞭毛系统的一级主调控基因flhDC缺失突变, 所得突变株在细菌泳动实验中丧失了泳动能力; 对fliA启动子融合报告菌株的检测发现, 与大肠杆菌一样, 在假结核耶尔森氏菌中二级调控基因fliA的表达也受到flhDC的调控; 对野生型和突变株在非生物活性表面和生物活性表面生物膜形成的观察和统计表明, flhDC突变株在不同表面上生物膜的形成明显减少, 并降低了对线虫表面侵染的严重度. 以上结果表明, flhDC的突变不仅直接使YPIII的运动性丧失, 而且影响了细菌在不同表面上生物膜的形成, 这一新功能的鉴定为细菌生物膜形成机制的研究提供了新的视点.     

群体感应系统介导细菌生物膜形成的研究进展

群体感应(QS)是微生物之间的通讯机制,通过信号分子调控基因表达,这种交流可使细菌表达不同的生理行为,包括病原微生物的毒性、对抗生素的形成、生物膜的形成与生长等。生物膜的形成对微生物的代谢、毒力因子的表达等密切相关。群体感应现象与生物膜的形成相互依赖,生物膜提供菌体聚集场所,避免群体感应信号分子的扩散,聚集菌体的群体感应现象为生物膜的形成提供基础。群体感应系统不仅可直接介导细菌生物膜的形成,还可调节胞内第二信使分子水平,间接调控生物膜的生成。本文中,笔者从直接和协同其他信号分子两方面对细菌生物膜形成机制研究进展进行综述,为在工业应用中降低细菌耐药性、指导食品生产安全、提高功能性生物膜产量等方面提供理论依据。     

群体感应抑制剂对海洋生态功能菌生物膜形成的影响

[目的]研究天然群体感应抑制剂(Quorum sensing inhibitors,QSI)分子对海洋生态功能菌生物膜形成的影响.[方法]以对污损生物幼虫附着具有诱导作用的海洋细菌为目标菌,通过在其生物膜的形成过程中添加天然群体感应抑制剂,研究其对目标菌成膜细菌数和浮游细菌数、生物膜形态以及生物膜表面胞外多糖含量的影响.[结果]呋喃酮和吡啶在50 mg/L时,对8株目标菌的成膜有显著的抑制作用,抑制率在80％左右,吲哚、青霉烷酸和香豆素在较高浓度800 mg/L才有比较好的抑制活性.生长抑制实验结果显示,同等浓度下,QSI分子对目标菌成膜的抑制活性明显高于其对浮游细菌生长的抑制活性.结果表明,QSI分子主要通过干扰目标菌群体感应系统以抑制生物膜的形成.[结论]研究证实QSI分子在海洋菌生物膜形成过程中具有一定的调控作用.通过添加QSI可能能够间接抑制由生物膜诱导的污损生物附着,从而以新的角度研制新型抗污损物质.     

单增李斯特菌生物膜形成调控机制的研究进展

单增李斯特菌是一种重要的食源性病原菌。单增李斯特菌的分布和存活与其形成生物膜的能力有关,生物膜对逆性环境有抵抗力,细菌会从生物膜中分离导致食品持续性的污染。生物膜的形成、成熟和结构取决于多种外部和内部因素,并且多种调控机制起着重要作用。文中旨在阐述单增李斯特菌生物膜形成过程中的调控机制(包括胞内作用、胞间作用和种间作用),以控制食品加工环境中致病性生物膜的形成,从而为食品安全提供新的干预策略。     

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。     

基于文献计量的细菌-生物炭协同修复重金属污染土壤研究进展

为提高重金属污染土壤可持续修复效能,研究生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复作用。基于文献计量学分析及重金属污染土壤修复背景,总结了细菌与生物炭对土壤重金属的稳定化特征及菌炭间的相互作用,分析了单一生物炭或细菌对重金属污染土壤修复的局限性,强调了细菌-生物炭协同修复技术的优势,阐述了细菌与生物炭主要通过离子交换、固定作用、氧化还原作用和迁移作用等重要机制有效修复重金属污染土壤,揭示了细菌-生物炭协同作用在重金属污染土壤修复中的巨大应用价值。文献计量学研究表明,生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复已得到广泛关注。目前认为:生物炭与细菌的协同作用可有效改良土壤理化性质及提高土壤修复效率,也可促进植物生长及植物修复进程;生物炭对细菌影响具有双重性质,可促进细菌生长,也可能对细菌产生毒害;细菌可改变生物炭的理化性质,进而强化生物炭的重金属固定性能;细菌协同生物炭联合修复重金属污染土壤过程中,生物炭主导吸附和固定,细菌则发挥活化和解毒等功能;优化细菌-生物炭组合形式,发展混合细菌与多种类生物炭协同技术,是复合重金属污染土壤可持续修复亟待解决的重要问题;进一步揭示细菌与生物炭对重金属污染土壤的耦合作用及长效作用机制,规避生物炭生产和应用中的潜在生态健康风险,研发新型高效能细菌与生物炭复合体是细菌协同生物炭可持续修复重金属污染土壤应用领域面临的挑战。