細菌生物膜會引起尿道炎、前列腺炎、腎結石、中耳炎、齲齒、牙周炎、口臭等多種疾病,它們往往會反複發作,極難徹底治愈。
“隻要條件適宜,任何細菌均可形成生物膜,而至今尚無藥物能有效防治此類感染。”近日,由華西口腔醫學院口腔疾病研究國家重點實驗室舉辦的“2011年國際微生物生物膜學術研討會”召開,大會執行主席、微生物學家施文元接受了《科學時報》采訪。
在自然條件下,細菌以浮遊和生物膜兩種生長狀態存在。為抵抗環境中的各種不利因素,如抗生素的殺菌、過酸或過堿的環境、被宿主免疫細胞吞噬等,單一或多種細菌會聚集成團塊,形成與單個遊走態細胞對應的生物膜。
在細菌生物膜中,細菌本身隻占不到1/3的體積,餘下的空間則由細菌分泌的“胞外基質”的粘性物質占據。正是這些粘性物質將成千上萬個細菌連接在一起。施文元將其比喻為一個國家“有著嚴密的社會組織”。
據美國疾病預防與控製中心專家估計,人類65%以上的細菌感染與細菌生物膜有關。施文元介紹,生物膜的形成是一個循環往複的動態過程。細菌先要粘附於人體組織或物體表麵,然後通過“酰化同絲氨酸內酯”分子進行相互間的信息交流,引來同類細菌聚集。當酰化同絲氨酸內酯的濃度升高時,細菌體內的某些基因被激活,分泌出構成胞外基質的蛋白成分,從而形成完整的生物膜結構。
強生公司亞太地區研發部總監俞大鑫以蛀牙為例,描述細菌生物膜的致病原理。牙齒上的菌斑生物膜會產生大量的酸,酸溶解牙齒就會形成蛀牙。因此要控製蛀牙,首先需把菌斑生物膜控製住,以減少酸的產生。“隻有把菌斑控製住,氟才能強化牙齒生長。這就是為什麽防蛀牙膏裏不但含有氟,還有一些殺菌成分。”
隨著現代醫學的發展,新型生物材料的應用日益增多,生物材料相關感染率逐年上升。據流行病學調查數據顯示,99%的機械通氣患者氣管插管處有細菌定植並反複感染,導尿管相關泌尿係統感染發生率為92%~93%。
“生物膜細菌對於抗菌藥物具有天然的抵抗能力,它的耐藥機製與單個細菌迥然不同。”生物膜之父、加拿大皇家科學院院士Bill Costerton告訴《科學時報》記者,不攜帶耐藥基因的敏感菌形成生物膜後,對抗菌藥物的敏感性會降低,但當細菌脫落為浮遊菌後,又很快恢複對抗菌藥物的敏感性。“當感染部位的細菌或生物材料汙染的細菌一旦形成生物膜,即使使用正常劑量成百倍甚至上千倍的藥物也不易治愈。”
施文元認為,生物膜細菌強大的耐藥性與生物膜的結構息息相關。如何應對生物膜細菌的耐藥性?他給出了兩種辦法:一是研發新的抗生素;二是打碎生物膜,讓細菌分割開來。“但無論哪種辦法,都必須清楚了解生物膜的形成機理和結構。”
在最近的研究中,Bill Costerton正嚐試向細菌群體發送錯誤信號,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,破壞細菌生物膜結構。比如,放正負微電流在生物膜兩端,讓電流擾亂生物膜細菌。“當然,還可以再加入一些抗生素,這樣才有去除生物膜的可能。”
(來源:科學時報)
上一篇:肉製品摻硼砂是潛規則
下一篇:多巴胺可以控製某些腦細胞形成