細菌生物被膜ppt課件

1、細菌生物被膜與抗生素耐藥機制研討細菌生物被膜與抗生素耐藥機制研討王宏 D00614“In a paper in Science in 2019, we said 65 percent of all diseases in the developed world are biofilms, Costerton said. “Now the NIH says 80 percent. J. William CostertonCosterton, a native of British Columbia, earned his Ph.D. in bacteriology in 1960 from th

2、e University of Western Ontario. 細菌生物被膜廣泛存在于自然環(huán)境中。臨床上生物被膜可構(gòu)成于各種植入醫(yī)療器械外表或體內(nèi)粘膜上，具有極強的耐藥性及免疫逃避性，是呵斥臨床性感染的主要緣由之一！ 生物被膜使細菌對抗生素的耐藥性比浮游菌添加10-1000倍，其引發(fā)的感染只需移走植入物才干控制，添加了病人的苦楚和治療費用！ 1990年，蒙大拿州立大學建立了世界上第一個生物膜工程中心。與人類感染有關(guān)的生物膜構(gòu)成菌相關(guān)疾病齲齒牙周炎中耳炎骨骼肌感染骨髓炎心內(nèi)膜炎隱形眼鏡所致感染縫合部位感染人工心瓣膜生物膜構(gòu)成菌產(chǎn)酸性G+球菌口腔G-厭氧菌嗜血流感桿菌G+球菌多種細菌和真菌混合草

3、綠色鏈球菌綠膿桿菌和G+球菌表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌 細菌生物被膜的根本性質(zhì) 細菌生物被膜的構(gòu)成機制 細菌生物被膜及其抗藥性機制研討 細菌生物被膜的研討進展 展望catalogs細菌生物被膜的根本性質(zhì) 1、生物被膜的含義1978年由J. William Costerton初次提出 * 生物被膜biofilm：指細菌本身產(chǎn)生的外部多糖基質(zhì)、纖維蛋白質(zhì)、脂蛋白等包裹著的菌細胞的構(gòu)造。 生物被膜是細菌的一種具有維護性的生長方式，是細胞間相互協(xié)調(diào)作用的復(fù)雜的多細胞群體，具有構(gòu)造和代謝復(fù)雜性。 構(gòu)成生物被膜的黏附細菌群也可以釋放出生長迅速的浮游細菌，是潛在的“菌巢。2、生

4、物被膜的構(gòu)造特點及化學成分 * 構(gòu)造特點Marc habas的成熟生物被膜模型 由外到內(nèi)依次為： 生物被膜層bulk of biofilm 銜接層linking film 條件層conditioning film 基質(zhì)層substratum) 細菌被大量的胞外多糖包繞構(gòu)成微菌落，各微菌落之間充溢水通道,是細菌獲取營養(yǎng)和排除代謝廢物的通道。 * * 化學組成化學組成 水分水分97%97%是生物膜的生命線！是生物膜的生命線！ 胞外多糖胞外多糖EPSEPS 吸附的營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物、細菌裂解物吸附的營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物、細菌裂解物 蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNADNA、RNARNA 同一菌株的生物被膜和浮游生

5、長細菌具有不同的特性。過去疫苗和抗生素的研制以浮游的細菌為主要研討對象。 隨著對細菌致病機制的深化了解，人們發(fā)現(xiàn)細菌生物被膜對抗生素和集體免疫防御機制的抗性很強，從而導(dǎo)致了嚴重的臨床問題，尤其是慢性和難治的感染性疾病。3、細菌的群體行為 1988年，Shapiro提出細菌是可以相互協(xié)調(diào)，并具有群體行為的多細胞群體生物。 1991年，加拿大國立水環(huán)境研討所的John R.Lawrence等人初次發(fā)現(xiàn)了細菌生物被膜的三維構(gòu)造。 生物膜的構(gòu)造存在著廣泛的異質(zhì)性，其深處和淺處的細菌體積大小和代謝活性均有顯著差別。 生物膜使細菌構(gòu)成了一個具有構(gòu)造性、協(xié)調(diào)性和功能習性的高度組織群體！4、生物被膜的察看研討

6、方法 細菌生物膜的主要成分是多糖蛋白復(fù)合物。Costerton等人在70年代經(jīng)過掃描電鏡察看到了細菌的生物被膜的存在。 生物被膜形狀學鑒定以掃描電鏡、激光共聚焦顯微鏡察看為主要方法。近年來，臨床微生物學研討任務(wù)者開場探求采用染料對細菌胞外多糖進展染色，進而察看。例如“銀染法鑒定生物被膜，其在普通光學顯微鏡下即可以察看到。 利用報告基因和熒光探針可以了解生物被膜的基因表達。 利用基因芯片和雙向電泳技術(shù)比較生物膜細菌和浮游菌基因表和蛋白組成的區(qū)別。白細胞游離菌細菌生物膜的構(gòu)成機制條件膜的堆積條件膜的堆積 主要涉及體液中各種糖蛋白、粘多糖、金屬離子主要涉及體液中各種糖蛋白、粘多糖、金屬離子等的吸附等

7、的吸附細菌的初始到達及吸附細菌的初始到達及吸附 指在鈉、鎂等陽離子的介導(dǎo)下的細菌對植入物外指在鈉、鎂等陽離子的介導(dǎo)下的細菌對植入物外表的吸附表的吸附細菌的生長繁衍細菌的生長繁衍 指細菌的吸附、生長、繁衍及分散指細菌的吸附、生長、繁衍及分散生物被膜的構(gòu)成生物被膜的構(gòu)成 細菌程序性的表達并分泌細菌程序性的表達并分泌EPS,EPS,不斷構(gòu)成微菌落，不斷構(gòu)成微菌落，終結(jié)合成為成熟的生物被膜的過程。終結(jié)合成為成熟的生物被膜的過程。細菌的分散及繼續(xù)性感染細菌的分散及繼續(xù)性感染1、BF對抗生素的耐藥性機制 細菌生物被膜的屏障作用EPS阻止抗生素接觸包裹于被膜內(nèi)的細菌，消弱抗生素對于膜內(nèi)部菌群的殺傷效應(yīng)如生物

8、膜中的AHL可降解部分抗生素細菌生物被膜的抗性機制 細菌生物被膜微環(huán)境 改動 營養(yǎng)物質(zhì)呈微梯度變化氧氣、pH、代謝物質(zhì)、浸透壓等類似芽孢細胞分化 形狀的構(gòu)成 存在具有類似于芽孢生長形狀的分化群體，具強抗藥性細菌生長緩慢與應(yīng)激反響 被膜深層細菌生長緩慢，但卻產(chǎn)生了耐藥性加強的應(yīng)激反響 細菌傳感效應(yīng)QS 細菌生長密度或營養(yǎng)條件變化時，有菌體本身產(chǎn)生 并分泌 “信號激素，以實現(xiàn)群體感應(yīng)，協(xié)調(diào)生長細菌群體感應(yīng)系統(tǒng)QS, quorum sensing * 細菌經(jīng)過本身釋放的激素樣有機物自誘導(dǎo)物AI來交流，從而改動胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的表達，調(diào)理細菌的生長代謝，并導(dǎo)致細菌毒力、耐藥性的變化，此即被稱為“群體感應(yīng)信

9、號系統(tǒng)QS系統(tǒng)* QS景象是于1977年在一種海洋發(fā)光細菌中初次發(fā)現(xiàn)的，此系統(tǒng)包括AI的產(chǎn)生、釋放和檢測，經(jīng)過檢測周圍細菌的密度，細菌可以經(jīng)過調(diào)整相關(guān)基因的表達而實現(xiàn)群體穩(wěn)定性調(diào)理。 野生型突變株細菌生物被膜的抗性機制 2、BF的抗免疫去除機制 細菌生物被膜的屏蔽作 細菌生物被膜中，大量粘性基質(zhì)構(gòu)成了一個物理屏障，是 吞噬細胞和殺傷細胞及其所分泌的酶不能對細菌產(chǎn)生攻擊 免疫復(fù)合物效應(yīng) 粘性基質(zhì)和細菌釋放出的抗原物質(zhì)刺激大量特異性抗體產(chǎn) 生，引起宿主嚴重的免疫損害生物被膜的近年研討進展 我國相關(guān)研討課題和機構(gòu) 瞿滌 復(fù)旦大學上海醫(yī)學院 課題：內(nèi)源性表皮葡萄球菌ica支配子轉(zhuǎn)錄程度對生物膜表型的影

10、響 課題：表皮葡萄球菌AtlE 蛋白介導(dǎo)生物膜起始黏附的相關(guān)機制 國家高技術(shù)研討開展方案863工程 國家艱苦根底研討專項973工程 國家自然科學基金 上海市科技開展基金資助工程 賈寧、徐志凱 第四軍醫(yī)大學和解放軍總醫(yī)院 課題：細菌生物被膜對抗生素耐藥機制的研討 國家自然科學基金 馬小彤 中國醫(yī)學科學院和醫(yī)科大學血液學研討所 課題：生物被膜分散方式的研討 國家自然科學基金資助工程王睿 解放軍總醫(yī)院 課題：藻酸鹽血清對粘液性銅綠加單胞菌粘附性和生物被膜浸透性的影響婁紅祥 山東大學 課題：苔類植物成分抑制真菌生物被膜構(gòu)成及逆轉(zhuǎn)耐藥的研討 國家科學基金汪長中 安徽中醫(yī)學院 課題：黃芩苷抗白念珠菌生物被

11、膜的作用機制研討 安徽省自然科學基金 國外相關(guān)研討機構(gòu) J. William Costerton Montana State University -Center for Biofilm Engineering Peter Greenberg The University of Iowa Paula watnick & Robert kolter infectious Disease Unit, Massachusetts General Hospital & Department of Microbiology and Molecular Genetics, Harvard Medical School生物被膜的近年研討進展展望