细菌生物膜增加细菌致病性的机制

摘 要:

细菌生物膜增加病原菌致病的机制主要有两个方面:一是增加抗生素抗性,与浮游细菌相比,生物膜细菌对抗生素的抗性可提高10-1000倍;二是对抗机体免疫防御,如减少细胞因子(cytokine)的产生或酶解细胞因子、抵抗单核巨噬细胞的趋化作用等。

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细菌生物膜细菌对抗生素和宿主免疫防御机制的抗性很强,从而导致严重的临床问题,尤其是慢性和难治的感染性疾病。细菌生物膜增加病原菌致病的机制主要有以下两个方面:

1、细菌生物膜与抗生素抗性

与浮游细菌相比,生物膜细菌对抗生素的抗性可提高10-1000倍。生物膜细菌抗药性主要取决于其多细胞结构:

(1)BF中的EPS起屏障作用,限制抗生素分子向细菌细胞运输。多糖蛋白复合物还可与一些药物反应,具有中和药物的活性;

(2)BF中微环境的不同可影响抗生素的活性,如局部酸性代谢产物的积累对许多抗生素的活性有拮抗作用。厌氧微环境可严重影响氨基糖苷类抗生素的活性等。此外,营养的消耗或抑制性代谢产物的积累可使一些细菌生长缓慢或停止分裂,这类细菌一般对抗生素敏感性差。在此,BF结构的不均质和BF细菌生理上的不均质性渗入的药物只能杀死一部分细菌,而另一部分细菌则存活下来;

(3)表面生长可诱导细菌表达与浮游细菌不同的基因,诱导产生BF特异性表型。例如BF中的一部分细菌可进入一种类似牙孢菌的分化状态,其对抗生素有高度抗性;

(4)多菌种BF中各菌种的协同作用。例如,产生β-内酰胺酶的菌种可保不产生此酶的菌种免受青霉素的作用。

2、细菌生物膜对抗机体免疫防御

生物膜细菌可利用多种方式对抗机体免疫防御机制:

(1)减少细胞因子(cytokine)的产生或酶解细胞因子。例如,表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)浮游细胞刺激人血淋巴细胞产生的γ干扰素量是BF细胞的8-16倍;

(2)抵抗单核巨噬细胞的趋化作用;

(3)BF细菌可刺激机体产生抗体,但这些抗体不仅难以灭杀BF内部的细菌,而且可在BF表面形成免疫复合物,损伤周围的机体组织;

(4)BF诱导的补体转化和中性粒细胞呼吸明显下降。

值得指出的是,一种生物膜细菌抗药或抗体机体免疫防御的机制不是单一的,往往有多个机制共同起作用。另外,不同菌种的抗性机制也不尽相同。

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