生物膜耐药机制

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1、细菌生物膜的耐药性机制的研究近况随着抗牛素的广泛应用，细菌对抗牛素产牛的耐药现象日益加重，给临床抗感染治疗带来了极人的挑战。近年来细菌对抗生素的耐药现象日益严重，随着对生物膜研究的深入，发现细菌对抗生素的耐药性不仅与耐药菌株的大量产生有关，亦与致病菌在体内形成生物膜有关。近些年来，对细菌生物膜的基础研究和临床研究成为国内外细菌耐药研究热点，本文在前人的研究基础上，对生物膜的耐药机制作综述，为了更好指导临床治疗方案。细菌生物膜(BacterialBiofiIm,BF)是细菌在生长过程中为适应生存环境而不可逆的粘附于非生物或生物表面形成的

2、一种与浮游细胞(planktoniccell)相对应的生长方式，由细菌和自身分泌的胞外基质组成。BF的耐药机制不同于浮游菌，有效浓度的抗菌药物能迅速杀死浮游生长的细菌和BF表面的细菌，但对BF深处的细菌却难以有效杀灭。当细菌以BF形式存在时耐药性明显增强(10-1000倍)，抗生素应用不能有效清除BF,还可诱导耐药性产生。BF通过多种机制参与耐药形成，不同机制间还存在协同作用⑴。1抗菌药物渗透障碍BF中的细菌合成的胞外基质及水不溶性胞外多糖等物质构成的细菌牛物膜独特三维结构，是BF细菌的保护装置，成为抗菌药物向BF和BF细菌菌体内渗透

3、的天然屏障。BF的物理性阻碍作用，降低了菌体内抗菌药物的浓度,从而表现出耐药性。改变金黄色葡萄球菌胞外多糖屮特定季钱盐疏水键长度，增加其疏水，该菌株的耐药性亦增高;若去除疏水基质，则对多数抗菌药物敏感。此外，胞外多糖所带的负电荷，可与带正电荷的抗菌药物结合，而阻止药物的进一步渗透。氟化嗪咻虽易穿透牛物膜，但也不能完全清除细菌牛物膜内的细菌。这一现象表明,BF阻止抗菌药物渗透，只是其耐药机制的一个方面⑵o2特殊的微环境药物活性调节与生物膜中细胞的生长速度密切相关，抗生素对快速生长细胞更有杀伤力。生物膜中的营养成分、代谢产物浓度、渗透压和

4、氧浓度等，自外向内呈梯度下降。这种特殊微环境和营养条件，使其中的细菌生长速度较游离菌和浮游菌明显缓慢。深层的细菌很难获得养分和氧气，代谢产物难以排出而堆积，因此，这些生物膜菌代谢活性很低，甚至处于休眠状态，菌体较小，不进行频繁的细胞分裂，对各种理化刺激、应激反应及药物均不敏感。Schauder等⑶发现当使用抗生素治疗时，生长快速的外层或表层细菌最敏感，首先被杀死；生长缓慢者敏感性下降，大部分被杀死；而生长停滞者则不敏感，待抗生素治疗停止后，残存细菌利用死亡细菌作为营养源迅速繁殖形成新的生物膜，这使感染反复发作，难以控制。3BF特殊的生

5、物膜表型生物膜细菌与浮游菌相比，出现了生物膜环境所特有的基因表达模式，即对生长表面的粘附触发了部分细菌亚群基因表达的变化,使其生物学行为也随之改变，这称为牛物膜表型。牛物膜特有的表型能够激活其耐药机制。目前从mRNA水平和蛋白水平寻找生物膜状态和浮游状态下基因表达的差别，是生物膜研究的一个热点。口色念珠菌拥有的编码外排泵的MDR基因和耐药性相关基因一一CDR基因家族，在生物膜中表达均有增强，可能引起细胞膜上外排泵数目增多或活性增强，导致生物膜中的菌株出现耐药性。而人工敲除细菌中的这些耐药性基因，所培养的浮游菌株耐药性下降，牛物膜菌株耐

6、药性却没有明显下降，表明耐药性并不是单一的耐药性基因所控制的[4]。町有研究表明，生物膜中有部分表型变异株在高抗生素浓度下能照常生长。Drenkard等发现，铜绿假单胞菌中存在一种调节蛋白(PvrR),该蛋白控制铜绿假单胞菌对抗牛素敏感和耐药的转化。这种表型变化通常是可逆的，并H高频率地随机发生，使生物膜具有较高的异质性，有利于其应对突发的环境变化⑸。Dczicl等提出表型变化调控着细菌在生物膜和浮游状态Z间的转化，它能保证当条件适宜时，细菌能重新启动生物膜的形成⑹。4顽固耐药顽固耐药菌(persister)也被认为与生物膜的高耐药性

7、有关。Brooun等硏究证明一定浓度抗牛素能杀死牛物膜内大多数细菌，但即使增加药物浓度,仍有少部分细菌存活[6]oSpoering和Lewis实7验证明处于静止阶段的浮游菌和生物膜内大部分细菌的耐药性相似，而一小部分顽固耐药菌是生物膜难以清除的主耍原因⑻。Harrison等也有类似的发现,生物膜在暴露于阳离子杀菌剂的前2h~4h表现出两倍于浮游菌的耐药性，但两种状态的细菌27h后在同一浓度下被杀灭，他们认为是由于少数顽固耐药菌的存在导致出现该现象⑼。但目前对其确切的耐药机制仍不清楚，Keren等得出它们并没有可遗传的耐药性传给子代，生

8、物膜破坏后即恢复对抗生素的敏感性⑭。Lewis等提出程序化细胞死亡(ProgrammedCellDeath,PCD)假说，认为顽I古I耐药菌可能止是因为存在PCD程序缺陷，所以在抗生素引起细胞损伤而触发PCD造成大部分细