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細(xì)菌生物膜是否“堅(jiān)不可摧”

日期:2011-04-22 08:02:56

細(xì)菌生物膜會引起尿道炎、前列腺炎、腎結(jié)石、中耳炎、齲齒、牙周炎、口臭等多種疾病,它們往往會反復(fù)發(fā)作,極難徹底治愈。
 
“只要條件適宜,任何細(xì)菌均可形成生物膜,而至今尚無藥物能有效防治此類感染?!苯?,由華西口腔醫(yī)學(xué)院口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室舉辦的“2011年國際微生物生物膜學(xué)術(shù)研討會”召開,大會執(zhí)行主席、微生物學(xué)家施文元接受了《科學(xué)時報》采訪。
 
在自然條件下,細(xì)菌以浮游和生物膜兩種生長狀態(tài)存在。為抵抗環(huán)境中的各種不利因素,如抗生素的殺菌、過酸或過堿的環(huán)境、被宿主免疫細(xì)胞吞噬等,單一或多種細(xì)菌會聚集成團(tuán)塊,形成與單個游走態(tài)細(xì)胞對應(yīng)的生物膜。
 
在細(xì)菌生物膜中,細(xì)菌本身只占不到1/3的體積,余下的空間則由細(xì)菌分泌的“胞外基質(zhì)”的粘性物質(zhì)占據(jù)。正是這些粘性物質(zhì)將成千上萬個細(xì)菌連接在一起。施文元將其比喻為一個國家“有著嚴(yán)密的社會組織”。
 
據(jù)美國疾病預(yù)防與控制中心專家估計(jì),人類65%以上的細(xì)菌感染與細(xì)菌生物膜有關(guān)。施文元介紹,生物膜的形成是一個循環(huán)往復(fù)的動態(tài)過程。細(xì)菌先要粘附于人體組織或物體表面,然后通過“酰化同絲氨酸內(nèi)酯”分子進(jìn)行相互間的信息交流,引來同類細(xì)菌聚集。當(dāng)?;z氨酸內(nèi)酯的濃度升高時,細(xì)菌體內(nèi)的某些基因被激活,分泌出構(gòu)成胞外基質(zhì)的蛋白成分,從而形成完整的生物膜結(jié)構(gòu)。
 
強(qiáng)生公司亞太地區(qū)研發(fā)部總監(jiān)俞大鑫以蛀牙為例,描述細(xì)菌生物膜的致病原理。牙齒上的菌斑生物膜會產(chǎn)生大量的酸,酸溶解牙齒就會形成蛀牙。因此要控制蛀牙,首先需把菌斑生物膜控制住,以減少酸的產(chǎn)生?!爸挥邪丫呖刂谱?,氟才能強(qiáng)化牙齒生長。這就是為什么防蛀牙膏里不但含有氟,還有一些殺菌成分。”
 
隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展,新型生物材料的應(yīng)用日益增多,生物材料相關(guān)感染率逐年上升。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,99%的機(jī)械通氣患者氣管插管處有細(xì)菌定植并反復(fù)感染,導(dǎo)尿管相關(guān)泌尿系統(tǒng)感染發(fā)生率為92%~93%。
 
“生物膜細(xì)菌對于抗菌藥物具有天然的抵抗能力,它的耐藥機(jī)制與單個細(xì)菌迥然不同?!鄙锬ぶ?、加拿大皇家科學(xué)院院士Bill Costerton告訴《科學(xué)時報》記者,不攜帶耐藥基因的敏感菌形成生物膜后,對抗菌藥物的敏感性會降低,但當(dāng)細(xì)菌脫落為浮游菌后,又很快恢復(fù)對抗菌藥物的敏感性。“當(dāng)感染部位的細(xì)菌或生物材料污染的細(xì)菌一旦形成生物膜,即使使用正常劑量成百倍甚至上千倍的藥物也不易治愈。”
 
施文元認(rèn)為,生物膜細(xì)菌強(qiáng)大的耐藥性與生物膜的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。如何應(yīng)對生物膜細(xì)菌的耐藥性?他給出了兩種辦法:一是研發(fā)新的抗生素;二是打碎生物膜,讓細(xì)菌分割開來?!暗珶o論哪種辦法,都必須清楚了解生物膜的形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)。”
 
在最近的研究中,Bill Costerton正嘗試向細(xì)菌群體發(fā)送錯誤信號,使其通過接受錯誤信號自動解離。他希望,通過阻斷信號通道,破壞細(xì)菌生物膜結(jié)構(gòu)。比如,放正負(fù)微電流在生物膜兩端,讓電流擾亂生物膜細(xì)菌?!爱?dāng)然,還可以再加入一些抗生素,這樣才有去除生物膜的可能?!?/DIV>
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