群体感应对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控

生物被膜是一种与浮游细胞相对应的生长方式,由细菌和自身分泌的包外基质组成。铜绿假单胞菌是研究这一生长方式的模式生物。在过去十年,对铜绿假单胞菌生物被膜的研究已取得显著进展。群体感应(QS)的细胞沟通机制在铜绿假单胞菌生物被膜形成中发挥着重要作用。介绍生物被膜的特点,并重点讨论了QS和生物被膜之间的关系。     

青岛近海沉积物生物被膜中密度感应及密度感应淬灭细菌多样性

【背景】细菌密度感应(Quorum sensing,QS)是指细菌利用分泌的信号分子进行相互交流的现象,而密度感应淬灭(Quorumquenching,QQ)是指通过干扰信号分子的产生、释放、积累或应答从而阻抑密度感应通路。【目的】探究青岛近海沉积物生物被膜中密度感应和密度感应淬灭细菌的多样性。【方法】采用海水培养基2216E从青岛近海沉积物生物被膜中分离获取可培养细菌,采用平板交互划线和高通量筛选的方法分别筛选具有密度感应和密度感应淬灭的菌株。【结果】共分离获得83株共54种具有密度感应和密度感应淬灭的细菌,分属于四大细菌门类:变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门。其中,38株(45.8%)可以产生酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactone,AHL)类信号分子,它们分属于变形菌门(37株,15种)和拟杆菌门(1株,1种),优势属为弧菌属和鲁杰氏菌属;能够降解AHL类信号分子的有57株(68.7%),在变形菌门(41株,23种)、拟杆菌门(14株,10种)、厚壁菌门(5株,5种)以及放线菌门(1株,1种)中均有分布。【结论】在青岛近海沉积物生物被膜可培养细菌中,具有密度感应和密度感应淬灭现象的菌株具有很高的丰度和多样性,为后续生态学意义的研究与海洋微生物的开发提供了参考。     

群体感应与微生物耐药性

微生物耐药性已成为全球关注的严重问题,其演化机制和调控机理也已成为研究热点。近年来的研究发现,一些微生物耐药性机制受到群体感应系统的调控。群体感应是一种在微生物界广泛存在并与菌体密度关联的细胞-细胞间的通讯系统。高密度的菌落群体能够产生足够数量的小分子信号,激活下游包括致病毒力和耐药性机制在内的多种细胞进程,耐受抗生素并且危害寄主。本文结合国内外最新的研究进展,对微生物群体感应系统的研究现状进行了概括性介绍,重点阐述了群体感应系统对微生物耐药性机制的调控作用,如微生物生物被膜形成和药物外排泵调控等方面的作用,并探讨了利用群体淬灭控制微生物耐药性的新策略。     

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。     

海洋微生物群体感应与群体感应淬灭的开发利用

群体感应与感应淬灭在微生物中普遍存在,群体感应通过调控基因表达赋予细菌有益或有害的特性,这些特性与人类健康、农业及水产养殖等领域密切相关。群体感应现象首先发现于海洋环境,近几年海洋采样等相关技术的发展,极大促进了海洋微生物的群体感应与淬灭研究的快速发展。本文对细菌及典型真菌的群体感应作用机制、信号分子的多样性以及其与细菌致病性的相关性进行了阐述,对群体感应淬灭的机制与意义、淬灭因子多样性以及相关酶资源的发掘也进行了分析和展望。     

细菌群体感应调控多样性及群体感应淬灭

群体感应(Quorum sensing, QS)是细菌通过信号分子分泌、识别,从而调控基因水平转移、毒力因子分泌、芽孢产生及生物膜形成等群体行为的细胞交流机制。干扰信号分子的分泌、识别,可以阻断群体感应,实现群体淬灭。群体淬灭(Quorum quenching, QQ)是目前致病性控制、致腐性预防以及生物膜污染削减的重要策略之一。本文以群体感应信号分泌-识别-响应为主线,将群体感应分为等级、平行及竞争型三类调控方式,并对其特征进行了详细阐述;同时,探讨了信号分子类似物、信号分子降解酶剂、信号受体激活剂/抑制剂等策略在不同调控方式淬灭中的适用性;最后,对群体感应调控及淬灭进行了展望,以期为丰富细菌群体感应认知、促进群体淬灭应用提供参考。     

细菌群体感应及其在食品变质中的作用

食品相关细菌引起的生物被膜形成和食品变质是食品工业中的重大问题。研究表明细菌群体感应(Quorum sensing,QS)与被膜形成、食品腐败变质密切相关。重点对细菌产生的各种QS信号分子及其在被膜形成的作用和被膜在食品工业中的重要性做了介绍。QS信号分子与食品变质密切相关,故对QS抑制剂作为新型食品防腐剂以延长储存期限及加强食品安全的前景进行了概述。     

大肠埃希菌生物被膜基因调控研究进展

大肠埃希菌(Escherichia coli)是一种兼性厌氧、有鞭毛的革兰氏阴性短杆菌,常寄生于人和动物肠道内,是常见的人畜共患病病原之一。大肠埃希菌易形成生物被膜,这是一种由细菌群落分泌能够包裹自身的胞外基质与细菌结合形成的特殊聚集体,也是临床细菌感染疾病难以治愈的主要原因。生物被膜的形成不仅帮助细菌逃避宿主的防御系统,还可以降低或阻止药物发挥作用,从而诱发生物被膜相关感染(biofilm-associated infections, BAI)。本文从生物被膜形成的基因调控系统和相关调控蛋白等角度,归纳总结调控大肠埃希菌生物被膜形成的分子机制,并对防治BAI的策略进行了概述,为寻找合适的药物靶点以及防治BAI提供参考。     

生物被膜：益生菌肠道定植的新策略

益生菌可改善机体微生态平衡,在促进营养吸收、控制肠道感染和调节免疫功能等方面具有特殊的功效,但存在胃肠道环境难定植、口服生物利用度低等问题。生物被膜是多个细菌黏附于非生物或生物表面,分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substances),并将自身包裹其中形成的一种有组织的细菌集团,包含胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)、蛋白质、胞外DNA(extracellular deoxyribonucleic acid, eDNA)和脂质等多种组成成分,是一个具有三维立体空间结构的聚集体。被膜状态的益生菌较浮游菌在抗逆性、对抗病原菌和调节免疫功能等方面具有明显优势,这些特点为新型益生菌的开发提供了新的研究思路。本文阐述了被膜状态益生菌的优势,重点介绍了促进益生菌生物被膜形成的活性物及其形成机制,简述了益生菌生物被膜的安全性问题。当前,益生菌生物被膜的研究尚处于起步阶段,希望本文能为该领域未来的研究提供参考。     

细菌群体感应与细菌生物被膜形成之间的关系

由于滥用抗生素,人类致病菌的耐药日益成为全球性的公共卫生难题。据统计,细菌感染80%以上与细菌生物被膜有关。近年来,有关细菌群体感应和细菌生物被膜的形成乃至机理已有报道,但就群体感应与细菌生物被膜的关系却报道较少,而揭示二者之间的关系可能会为解决致病菌耐药问题提供一个全新的思路。本文立足群体感应和细菌生物被膜的形成机制,结合本课题组的阶段性研究内容,拟阐明细菌群体感应与生物被膜形成的关系。     

活性污泥中群体感应淬灭菌的分离纯化及功能验证

【背景】近年来,群体感应淬灭(Quorum Quenching,QQ)技术在膜生物污堵防控中的应用研究受到了广泛关注。然而,目前已成功分离纯化的高效QQ菌有限,更多高效QQ菌资源亟待挖掘。【目的】从实际运行的膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)活性污泥中采样,分离并富集高效QQ菌。【方法】以根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) A136为报告菌株,使用指示琼脂平板法测定各菌株的N-辛酰基高丝氨酸内酯(N-Octanoyl-DL-Homoserine Lactone,C8-HSL)降解能力。以紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum) VIR24为报告菌株,定量测定所得QQ菌降解N-己酰高丝氨酸内酯(N-Hexanoyl-DL-Homoserine Lactone,C6-HSL)信号分子的能力。通过微生物形态、生理生化及16SrRNA基因序列测定、构建系统发育树、扫描电子显微镜形态观测等方法对菌株进行分类学鉴定。用共培养法分析QQ菌对生物膜形成的抑制能力,通过聚乙烯醇和海藻酸钠包埋固定化QQ菌。【结果】筛选出了6株高效QQ菌,其中对C8-HSL分解能力最强的为杆状、革兰氏阴性戴尔福特菌属(Delftia sp.) JL5。定量分析结果表明菌株JL5能在10 h内完全降解C6-HSL。菌株JL5显著抑制铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) PAO1和菠萝泛菌(Pantoea ananatis) SK-1生物膜的形成。固定化后的JL5微球仍具有高效的C6-HSL和C8-HSL信号分子分解能力,而且分解速度较被广泛报道的红球菌(Rhodococcussp.)BH4更快。【结论】研究分离得到了高效的QQ菌,能够有效抑制N-酰基高丝氨酸内酯(N-Acyl-HomoserineLactones,AHL)型群体感应菌生物膜的形成,固定化后仍然具有强QQ活性,具备广泛的应用前景,为后续QQ膜生物污堵防控技术的实践应用奠定了基础。     

植物提取物及其活性成分抑制细菌生物被膜的研究进展北大核心CSCD

大量研究报道生物被膜细菌对抗生素的耐药性是浮游菌的10–1 000倍,据报道细菌生物被膜是80%以上细菌感染的罪魁祸首,对医疗保健领域构成了严峻的挑战。植物提取物及其活性成分对细菌生物被膜有明显的抑制作用,包括减少生物被膜量、生物被膜活菌数以及清除已经成熟的生物被膜等。该文对这些有效的植物提取物及其活性成分进行了总结,并分析了其抗细菌生物被膜的作用机制。旨在为防治细菌生物被膜感染的植物类药物的开发提供参考。     

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。     

霍乱弧菌生物被膜发育与环境调控

生物被膜状态的霍乱弧菌具有极强的环境适应性和超高的感染性,生物被膜的发育调控研究对霍乱弧菌的宿主感染和环境适应非常重要。本文综述了近年来霍乱弧菌生物被膜研究结果,包括霍乱弧菌生物被膜的组成、发育和环境调控,尤其着重阐述了各种环境因子对霍乱弧菌生物被膜发育的影响,包括细菌自体信号分子、自然环境因子和宿主信号分子。     

微生物聚集中的群体感应与交流合作

微生物的聚集过程受群体感应机制的调控,而聚集态的形成有利于抵抗环境胁迫压力,同时也增强菌体间的交流合作并影响菌体的行为与代谢。研究微生物间交流合作的机制以及群感效应和群感淬灭机理对于调控有益微生物聚集和病原微生物解聚,实现微生物资源的高效利用和病原微生物的有效防控具有重要意义。同时也为应用于食品、医药、养殖行业的微生态制剂的研发提供新的研究思路。     

群体感应与群体淬灭及其在抗微生物感染中的潜在应用

自从发现群体感应现象以来,由于其可替代抗生素药物以避免抗药性突变株出现的潜在应用前景,有关群体感应与群体淬灭研究日益受到人们的广泛关注,相关研究的进展速度促使研究者无法不相信群体淬灭机制作为新药开发的巨大价值。我们重点讨论了群体感应与群体淬灭的作用机制,并探讨了以群体淬灭方式作为抗病原性药物开发的应用前景。     

生物被膜分散方式的研究进展

临床上生物被膜与感染的慢性迁延不愈密切相关,而生物被膜菌的分散又会造成感染的反复急性发作,给临床感染的有效控制带来很大困难。生物被膜菌的分散过程受到了遗传和环境等多因素的调控,主要是通过蜂式分散、块式分散和毯式分散3种形式来实现的。深入进行生物被膜基础研究对改变目前临床感染治疗的窘境有重大意义。     

生物聚集体中群体感应作用的研究进展

群体感应是微生物利用信号分子感知环境条件并进行特定基因表达调控.近年来,随着群体感应在微生物信息交流中的作用日益凸显,其在生物聚集体(生物膜和颗粒)形成过程中的作用受到广泛关注.本文综述了自体诱导信号分子AI的分类和相应的群体感应调控方式,以及群体感应信号分子对生物聚集体形成和结构稳定的调控,并对群体感应研究新领域进行了展望.     

白色念珠菌生物被膜研究进展

难治性真菌感染的临床分析发现,病灶感染病原常以生物被膜的形态存在。生物被膜的形成可帮助真菌躲避宿主细胞免疫系统清除和药物的攻击,所造成的持续性感染严重威胁人类健康,因此,认识研究真菌生物被膜及其耐药机理对于防治临床真菌感染有着重大意义。白色念珠菌是一种临床感染常见的条件性致病菌,也是目前真菌生物被膜研究的主要研究模型。白色念珠菌生物被膜主要由多糖、蛋白质和DNA构成,其形成由微生物间的群体感应调控,并受到环境中营养成分及其附着物表面性质影响。研究发现,胞外基质的屏障作用、耐药基因的表达等机制与生物被膜耐药性的产生密切相关。本文就白色念珠菌生物被膜的形成过程、结构组成、形成的影响因素、现有研究模型、耐药机制和治疗策略等几个方面介绍近年来的研究进展。     

细菌群体感应淬灭酶的研究进展

细菌的群体感应系统（Quorum sensing,QS）参与许多生物学功能的调控,其中包括动植物病原细菌致病因子的生成以及人类某些病原细菌生物膜的形成。酰基高丝氨酸内酯（N—acylhomoserine laetone,AHL）是调控群体感应系统的关键信号分子。近年的研究表明,不同生物体包括细菌和真核生物中都存在类别不同的能够降解AHL的群体感应淬灭酶（Quorum—quenching enzyme）。在AHL依赖型致病菌和转基因植物中表达AHL降解酶能有效地抑制QS信号分子的积累,从而阻断了病原细菌的发病机制,提高了植物的抗病性。这些新颖的群体感应淬灭酶的发现,不仅为防治细菌侵染提供了可行的途径,也对研究它们在宿主中的功能和对生态系统的潜在影响提出挑战。