鲍曼不动杆菌生物膜形成和耐药性的研究进展文宏宇

鲍曼不动杆菌生物膜形成和耐药性的研究进展文宏宇

文宏宇

文宏宇

（桂林市中医医院541002）

【关键词】鲍氏不动杆菌；生物膜；抗生素；耐药性

【中图分类号】R2【文献标号】A【文章编号】2095-7165（2015）06-0093-02

鲍曼不动杆菌(Acinetobacterbaumannii,ABA)是非发酵糖的革兰氏阴性杆菌，广泛存在于自然界和人体的各个部位，是医院感染最常见的病原菌之一。近年来临床分离的致病菌中ABA逐年增多，对常见抗生素的耐药率达84.96％，给临床治疗带来了极大困难[1]。ABA具有多重耐性及耐药途径多的特点，生物膜的形成是其出现多重耐甚至泛耐药的主要原因，当人体免疫系统受损时，细菌容易在人体组织或导尿管等医疗设备形成生物膜[2]，了解最新国内外ABA的生物膜相关信息对我们研究ABA具有重要意义，本文就ABA生物膜的形成和耐药性的研究进展作一综述。

1鲍曼不动杆菌生物膜的结构和功能

细菌生物膜被膜又称菌膜，是细菌为适应自然环境在生长过程中吸附于医学辅材或机体黏膜表面后形成的特殊形式菌群，生物膜的启动和发展，并不只是一个细菌偶然的表面黏附，相反是一个高度调控的一系列变化过程[3]。鲍曼不动杆菌具有较强的黏附功能，细菌很容易吸附于人体组织或物体表面，通过自身分泌胞外多糖基质，脂蛋白和纤维蛋白的复合物使细菌互相粘连形成菌膜[5]，当环境刺激细胞并通过胞外多糖基质、表面蛋白等之间的信号表达引来其它ABA的聚集，通过细胞的双组分泌调节系统产生的细菌群体感应效应，促使浮游生物和微菌落互相融合，使其逐渐形成一个彼此之间有液体通道相连的三维聚合物网状结构的成熟的生物膜[4]。ABA生物膜的形成一般包括如下过程：（1）细菌利用菌毛等胞外细菌器不稳定的吸附在载体表面上，此为可逆过程。（2）通过细菌分泌的胞外多糖等基质使细菌不断增殖和积累而形成多层微菌落，此为不可逆过程。（3）生物膜通过形成聚合物的结构而形成生物膜的初级结构，在细菌的群体感应系统（QS）的不断作用下使菌膜的厚度增加形成成熟的生物膜结构。（4）成熟的生物膜在内在调节和外部作用下部分脱落不断释放细菌，向远处传播使之形成新的生物膜[5]。

2鲍曼不动杆菌生物膜的形成机制

2.1鲍曼不动杆菌生物膜形成的调节

ABA与其它细菌产生的生物膜相似，均有一些功能相对保守的调节因素，包括群体感应系统、胞外多糖基质，碳源、蛋白质、阳离子等营养物质、生物膜相关蛋白等[6]。(1)群体感应系统是细菌监控自身群体密度的信号感受系统。鲍曼不动杆菌从浮游状态向生物膜转化过程中，群体感应贯穿着生物膜合成的全过程，通过单个细菌产生的乙酰丝氨酸分子进行细菌间的信息交流，引起同类细菌的大量聚集，当细菌达到一定的量时，乙酰丝氨酸成为有效的感应信号，使大量ABA的相关蛋白及黏附素产生，将微菌落包埋其中形成生物膜[7](2）在众多生物膜的膜质多糖基质中纤维素是最常见的，主要在细菌间黏附中起到重要作用，并且被认为是一个重要的致病因子，能够对抗宿主的先天免疫[8]（3）ABA生物膜的相关蛋白主要参与促进其在物体表面黏附，细菌间的相互通讯和发挥促进生物膜成熟的作用，最为重要的是表面黏附蛋白，其存在于多种致病菌中，不同的表面黏附蛋白在细菌的生物膜的形成过程中发挥着不同的作用[9]。（4）ABA缺乏鞭毛，但在细菌周围分布着丝状物结构的菌毛，菌毛使细菌易于在无机物体上附着，细菌通过菌毛黏附到非生物表面并启动微菌落形成阶段，近而使微菌落之间互相连接而形成稳定的生物膜[10]

2.2影响生物膜形成的其它因素

ABA生长环境中的碳源形式，营养成分的组成，无机盐的含量等因素对细菌生物膜的形成都能造成影响，比如光线和温度的变化，ABA通过蓝光感应蛋白A感受光线的变化，在黑暗条件下细菌生物被膜主要处于不断生长繁殖阶段；同时，温度因素也起协同作用，鲍氏不动杆菌温度在30℃中产生的生物膜量就显著高于37℃[11]。

铁、钙、镁等金属离子影响着ABA生物膜形成，金属离子在细菌基因的表达中具有调控作用，其中一些金属离子在病原微生物的毒力产生中起着主要作用。在ABA的培养基中添加铁螯合剂降低铁离子的水平，可导致培养基表面形成的生物膜显著增多，在富含更多铁元素的培养基中却能抑制形成更多的生物膜。钙离子在ABA生物膜形成的过程中也起着重要的调节作用，对临床ABA分离株的研究表明，高浓度的钙离子对生物膜的合成起促进作用，增加生物膜结构的聚集性和抑制生物膜的分解功能，因此控制生物膜的一个关键因素是金属离子铁、钙等的存在[12]。

3鲍曼不动杆菌生物膜的耐药机制

ABA对临床使用的多种抗菌药物均有不同程度的耐药，其耐药机制包括细菌产生灭活酶或钝化酶；细菌基因突变所致的抗菌药物作用靶位的改变；细菌细胞膜渗透性降低以及主动外排系统功能增强等因素，但ABA生物膜的产生是对抗菌药物耐药性增强的重要原因，其主要影响因素包括以下方面。

3.1生物膜的渗透屏障作用：

ABA生物膜结构牢固，形成稳定的三维结构，使抗菌药物难以进入菌体。细菌分泌的胞外多糖在生物膜的形成和发病机制中起着重要作用，其主要成分藻酸盐与固定在生物膜上的抗生素水解酶共同作用，阻碍抗菌药物进入细胞内膜靶点，降低抗生素的抗菌作用，同时协助内酰胺酶破坏抗菌药物分子的结构而使其失去抑菌作用。成熟期生物膜存在分子屏障和电荷屏障的限制，阻碍了亲水性的抗生素渗透到生物膜内部，难以杀灭生物膜内的细菌或深层细菌[13]。

3.2生物膜内部生存环境改变：

ABA生物膜的形成导致生物膜内部和外围细菌生存环境的改变，典型特点就是营养物质的微阶梯梯度，这个特点与耐药性的产生息息相关。在抗生素的使用过程中，敏感性抗生素首先杀死膜外生长快速和处于解聚状态的细菌，而由于生物膜稳定的内部结构，抗生素、营养物质很难进入膜的内部，导致ABA生物膜内细菌生长缓慢进入“冬眠”状态，对抗生素的敏感性下降，同时生物膜内死亡的细菌产生的酸性代谢产物的积聚和渗透压的改变也会导致细菌对抗生素的敏感性降低[14]，这些因素都可能是ABA多重耐药的主要原因。

3.3生物被膜耐药基因的表达：

ABA生物膜的形成与金属离子、质粒、转座子和整合子等基因以及外膜蛋白的表达水平上调有关，其生物膜菌具有独特的表型结构，ABAⅠ类整合子的携带频率较高，Ⅰ类整合子能把耐药基因在细菌间转移；ABA生物膜形成能力可能与pgaB转录水平增高有关，提高ABA的耐药性[15]；ABA广谱的β-内酰胺酶基因blaPER-1的表达和其细胞黏附水平及生物膜的形成能力呈正相关，其能够编码β-内酰胺酶形成，这种相关性是ABA可以持续存在于医疗环境、人类宿主甚至在广泛使用抗菌药物时仍能生存的重要机制[16]；另外，ABA的基因csuC、csuD、csuE、菌毛合成系统的全部6个基因、核糖核酸酶T2蛋白等在ABA生物膜的黏附、形成、耐药性的形成有相关关系[17]。

3.4抗菌药物和免疫逃避的影响：

ABA形成生物膜后，使细胞的内部结构有所变化，抗菌药物的作用位点会消失或改变，启动抗菌药物外排泵，使菌体内抗菌药物蓄积减少，在菌体内不能达到有效杀菌浓度，使补体转化，中性粒细胞呼吸、巨噬细胞吞噬作用都显著降低，使生物膜在藻酸盐的庇护下生长而不易清除，还能形成免疫复合物损伤周围的机体组织，使感染加重，反复发作[18]。

4鲍曼不动杆菌耐药机制的防治

随着ABA检出率和耐药率的增高，如何解决生物膜的耐药问题，抑制和破坏ABA生物膜的形成已成为研究的热点，目前对ABA耐药机制的防治主要是针对其生物膜形成的各个因素和环节展开。

ABA生物膜的形成离不开细菌对人体组织和设备物表的定植和黏附，在医疗设备上涂抹亲水性材料是减少细菌黏附最常用的方法，常用的亲水性材料包括透明质酸，氯己定等[19]；通过抑制胞外多糖等蛋白质减少细菌间的聚集，减少细菌在载体的附着能力；可根据细菌的药物敏感性合理使用抗生素，大环内酯类药物对生物膜有破坏作用，促进敏感抗菌药物的渗透，与敏感抗生素联用对ABA的难治性感染效果比较理想，另外，中草药也可抑制ABA生物膜的形成，近年来对金银花、双黄连等有效成分单体及其衍生物对抑制或破坏生物膜形成的研究已取得了一定的成果[20]，只有采用多种干预措施来预防该菌生物膜耐药菌株的出现，对患者的治疗根据药敏结果制定个体化方案，才能及时的清除和治愈ABA生物膜的感染。

综上所述，ABA生物膜是通过多种复杂程序形成的，在感染过程中生物被膜细菌生长状态较慢且基因表达发生改变，从而提高了细菌抵抗人体免疫系统和抗菌药物的能力，成为不断产生游离细菌的储藏所。生物被膜在增强细菌耐药性，规避宿主的防御机制和感染的持久性中，都具有重要的作用。目前，依赖抗菌药物对ABA生物膜引起感染的药物治疗效果不佳，对该菌的其它一些致病机制尚不明确，在未来的研究领域中进一步了解其发生机制，可以让我们找到更多治疗ABA感染的新方法，随着分子生物学的不断研究深入，利用基因芯片技术对细菌群体感应系统基因开展检测，可为阻断细菌间通路、抑制生物膜形成提供新思路；另外某些ABA菌株的基因组已经完成或接近完成全部的测序及相关的功能检测，可以让我们从基因层面、蛋白水平探讨耐药基因片段和ABA生物膜形成和致病能力的机制，为抑制生物膜的产生和抗菌治疗提供有效的靶点，最终完成战胜ABA的目标[21]。

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作者简介：

文宏宇，1971年5月-，女，汉族，2013年毕业于桂林医学院，本科学历，学士学位，现任桂林市中医医院检验科主管检验技师，主要从事临床微生物学工作。