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  中国感染控制杂志  2019, Vol. 18 Issue (12): 1176-1183   DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20195537
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蔺飞, 余彬, 袁明勇, 等. 鲍曼不动杆菌生物被膜形成与调控的研究进展[J]. 中国感染控制杂志, 2019, 18(12): 1176-1183. DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20195537.
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LIN Fei, YU Bin, YUAN Ming-yong, et al. Research advances in Acinetobacter baumannii biofilm formation and regulation[J]. Chin J Infect Control, 2019, 18(12): 1176-1183. DOI: 10.12138/j.issn.1671-9638.20195537.
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作者简介

蔺飞(1992-), 男(汉族), 四川省泸州市人, 药师, 主要从事抗菌药物耐药机制研究

通信作者

凌保东 E-mail: lingbaodong@cmc.edu.cn

文章历史

收稿日期:2019-06-25
鲍曼不动杆菌生物被膜形成与调控的研究进展
蔺飞1,2 , 余彬3 , 袁明勇1 , 凌保东2     
1. 成都医学院第一附属医院药学部, 四川 成都 610500;
2. 成都医学院结构特异性小分子药物研究四川省高校重点实验室, 四川 成都 610500;
3. 绵阳市中心医院药学部, 四川 绵阳 621000
摘要:鲍曼不动杆菌是医院感染常见病原菌之一。鲍曼不动杆菌生物被膜形成可导致其在医院环境长期存在,耐药性和致病性增强,以及感染反复发生。生物被膜形成和调控是一个复杂的动态过程,受多种因素影响与多种机制调控。对生物被膜形成过程的影响因素和调控机制进行研究,可以帮助发现新的作用靶点,寻找新的抗菌药物治疗鲍曼不动杆菌感染。本文就鲍曼不动杆菌生物被膜形成过程、影响因素和调控机制的研究进展进行综述,以期为其感染防治提供方法及参考。
关键词鲍曼不动杆菌    生物被膜    调控机制    研究进展    
Research advances in Acinetobacter baumannii biofilm formation and regulation
LIN Fei1,2 , YU Bin3 , YUAN Ming-yong1 , LING Bao-dong2     
1. Department of Pharmacy, The First Affiliated Hospital of Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China;
2. Sichuan Province College Key Laboratory of Structure-Specific Small Molecule Drugs, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China;
3. Department of Pharmacy, Mianyang Central Hospital, Mianyang 621000, China
Abstract: Acinetobacter baumannii (A. baumannii) is one of the common pathogens causing healthcare-associa-ted infection(HAI). The formation of A. baumannii biofilm can lead to its long-term presence in hospital environment, increase drug resistance and pathogenicity, and repeated occurrence of infection. Biofilm formation and regulation is a complex dynamic process, which is influenced by multiple factors and regulated by various mechanisms. The study on influencing factors and regulatory mechanisms of biofilm formation is conducive to finding new targets and searching new antimicrobial agents for the treatment of A. baumannii infection. In this paper, the progress of biofilm formation, influencing factors and regulatory mechanisms of A. baumannii are reviewed in order to provide methods and references for controlling its infection.
Key words: Acinetobacter baumannii    biofilm    regulatory mechanism    research advance    

鲍曼不动杆菌是导致肺炎、脑膜炎、败血症、尿路感染、皮肤软组织感染等医院感染的条件致病菌[1]。耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌在世界卫生组织(WHO)首份抗菌药物耐药“重点病原体”清单中,被列为对人类健康构成最大威胁的、急需开发新抗菌药物的12种重点耐药细菌之首。鲍曼不动杆菌可在干燥物体表面存活长达36 d,在生命和非生命的表面长期生存与生物被膜形成有关[2-3]。研究[3]证实,鲍曼不动杆菌一旦形成生物被膜,可介导对抗菌药物和消毒剂耐药,导致其耐药性和致病性增强,以及感染反复发生。生物被膜状态的细菌最低抑菌浓度(MIC)值是浮游状态的10~1 000倍,超过80%的临床细菌感染与生物被膜形成有关[4],已成为临床治疗最棘手的问题。本文就鲍曼不动杆菌生物被膜形成过程、影响因素和调控机制的研究进展进行综述,以期为其感染防治提供方法及参考。

1 生物被膜的形成

生物被膜由细菌菌落包裹在自身分泌细胞外基质(EPS)并黏附于物体表面形成,基质主要由碳水化合物、多糖、核酸、蛋白质和其他大分子物质等组成,是细菌的第一道自我保护防线[5]。生物被膜形成是一个复杂过程,包括黏附期、聚集期、成熟期和脱落期四个阶段。浮游细菌受内外信号刺激,激活相关调控机制促进细菌菌毛合成与分泌,介导细菌黏附物体表面与菌落形成。菌落激活群体感应(QS)系统调控基因分泌自诱导信号分子,诱导产生大量EPS包裹细菌不断增厚形成生物被膜。包裹细菌分泌相关物质促进生物被膜成熟,并在一定条件下产生水解酶破坏EPS,细菌分散脱落形成浮游细菌,浮游细菌在一定条件下又形成生物被膜。

2 生物被膜形成的影响因素与调控机制

鲍曼不动杆菌生物被膜形成是一个动态过程,受QS、细菌附属物(纤毛和鞭毛)、膜表面蛋白(生物被膜相关蛋白、外膜蛋白)、EPS(多糖蛋白、核酸)、营养(离子、碳源、氮源)、耐药基因等影响和调控[3, 6]

2.1 菌毛及相关调控系统

菌毛是细菌黏附的重要结构,是菌落和生物被膜形成的基础。细菌之间、细菌与生命体和非生命物体间的黏附是生物被膜形成第一步。鲍曼不动杆菌具有不同种类菌毛参与黏附,并受多种机制调控[1]

2.1.1 菌毛

由基因csuA/BABCDE编码合成。csuA/BAB编码菌毛亚单位;csuC编码菌毛蛋白转运伴侣蛋白,结合并抑制亚单位水解;csuD编码含通道的引导分子,结合黏附素,与伴侣蛋白协同组装和分泌菌毛;csuE编码黏附素,参与菌毛形成、黏附和生物被膜形成。鲍曼不动杆菌19606形成长、短两种菌毛,参与生物被膜形成,csuE突变株仅表达短菌毛,黏附上皮细胞能力显著高于野生株[7]。鲍曼不动杆菌MAR002中LH92_111085编码长菌毛,可促进生物被膜成熟和黏附,生物被膜细胞中该基因表达是浮游细胞的25倍,且基因失活菌株不形成长菌毛,生物被膜形成减少[8]

鲍曼不动杆菌17978编码光相关菌毛PrpABCD基因A1S_12091缺失,使运动及生物被膜形成能力降低,但在黑暗中的塑料表面生物被膜形成能力增加;菌毛蛋白亚基编码基因prpA黑暗中表达比光照下增加2.2倍[9]。鲍曼不动杆菌17978表面多蛋白Ⅳ型菌毛参与细菌运动及黏附,目前发现的基因有:pilABCDEFGHIJ、pilMNOPQRST、pilU、pilW、pilYZ,影响和调控生物被膜机制尚不清楚[10-11]。BfmSR及GacSA双组分调控系统和外排泵调控影响菌毛合成[4, 12-13]

2.1.2 BfmSR双组分调控系统

由BfmS和BfmR组成该调控系统,反应调控子BfmR调控伴侣蛋白和引导分子表达,感受器激酶BfmS感应外界条件如营养、干燥等变化,调控菌毛组装。鲍曼不动杆菌19606 BfmR失活,csu不表达,菌毛不产生,生物被膜形成受损;BfmS失活不干扰BfmR表达,但生物被膜形成减少[12]。BfmSR可与其他调控系统共同作用,调控生物被膜形成和黏附宿主细胞。

2.1.3 GacSA双组分调控系统

由反应调控子GacA和感受器激酶GacS组成该系统,调控菌毛合成、细菌运动、生物被膜形成和黏附宿主细胞。GacS调控csu表达,GacS失活,菌毛显著缩短,生物被膜形成减少;GacA失活,显著影响菌毛形成和生物被膜结构[13]。除调控csu外,也调控A1S_2213-17、I型菌毛A1S_1507、motB (A1S_1193)、paa基因簇(A1S_1335-49)、精氨酸代谢(ast、A1S_3128-31)和algZ (A1S_0260)等[14]

2.1.4 CheA/Y双组分调控系统

A1S_2811编码组氨酸激酶传出反应调控因子,羧基端含四个组氨酸磷酸转移结构、CheA调控因子和CheY信号受体。鲍曼不动杆菌17978△A1S_2811菌株生物被膜形成、菌毛样结构数量和EPS量均减少,csuA/ABCDE及abaI表达和信号分子乙酰高丝氨酸内酯(AHLs)合成也降低,增加信号分子AHLs后生物被膜形成恢复[10]。A1S_2811通过调控csuA/ABCDE和QS调节基因A1S_0112-0119调控生物被膜形成[10]

2.2 QS及相关调控系统

QS是细菌自身群体密度信号感受系统,是细菌自身分泌自诱导信号分子相互沟通的过程。信号分子感受细菌群体密度,随密度增加而增加,调控相应基因表达,改变细菌生存方式,可调控毒力因子、生物被膜形成和代谢产物产生等生长繁殖过程。

鲍曼不动杆菌分泌自诱导分子AHLs进行信息交流,引起聚集,促进鲍曼不动杆菌从浮游状态到生物被膜转化,主要作用于生物被膜形成中、后期。abaI/abaR调控AHLs分泌,abaI编码合成AHLs,abaR是合成受体,作为转录活化因子[6]。已发现6种以上的AHLs,以含C10或C12酰基的AHLs最常见,63%不动杆菌属细菌至少分泌1种AHLs[15]abaI是细菌群体密度调控基因,abaI失活,生物被膜形成减少30%~40%[16]。另一自诱导合成基因luxI/R,在高AHLs活性临床菌株中存在;65株鲍曼不动杆菌中luxI和luxR阳性率分别为80%、61.5%,未研究对AHLs合成的调节机制[17]luxI编码LuxI合成酶,调控AHLs合成,luxR编码转录活化因子LuxR受体;luxI/luxR与abaI/abaR是同源体。营养条件影响AHLs分子合成,醋酸钙不动杆菌BD413在基本培养基(MMA)和加0.1 %胰蛋白胨的MMA培养下分别检测出4种和3种AHLs分子[18]。高浓度铁抑制AHLs合成、分泌,铁浓度为20、80 μmol时,鲍曼不动杆菌AHLs浓度是70、40 μmol[19]。外排泵AdeFGH增加生物被膜中AHLs分子的转运。鲍曼不动杆菌分泌的非AHLs可减少生物被膜形成[20]

c-di-GMP是细菌间相互交流的第二信使,主要调控细菌黏附、细菌间相互作用和生物被膜形成,低浓度c-di-GMP减少生物被膜形成和黏附[3]。抑制c-di-GMP合成调控酶双胍基环化酶(DGC)可减少生物被膜形成,DGC抑制剂可破坏已形成的生物被膜[21]。此外,鲍曼不动杆菌17978 QS调控基因A1S_0114突变株不能形成成熟的生物被膜[22]。A1S_0114参与编码脂肽化合物Acinetin 505(Ac-505),介导黏附和生物被膜形成。A1S_0116编码RND外排泵,促进Ac-505外排,促进生物被膜形成。A1S_0116缺失和Ac-505对生物被膜形成和成熟的影响需进一步研究[22]

2.3 EPS的分泌与调控

EPS黏附包裹单个细菌而形成生物被膜,保护细菌不受环境有害物质侵害,构成和稳定生物被膜三维结构,当AHLs等信号分子分泌产生达到阈值,激活相应密度感应系统基因,分泌大量EPS,分泌过程受多种机制调控[3]

2.3.1 O-糖基化系统

强大进化压力使O-糖基化系统在鲍曼不动杆菌广泛存在,促进黏附和增加成熟生物被膜质量及密度。pglC和pglL编码合成的O型五糖组成糖蛋白和荚膜多糖。pglL突变株O-糖基化严重缺失,生物被膜形成明显下降[23]pglC突变菌株不能合成糖蛋白,生物被膜结构异常和形成受阻[24]

2.3.2 多聚β-1,6-乙酰葡萄糖胺(PNAG)

PNAG促进生物被膜发展、成熟,是EPS主要成分,保持生物被膜完整性。pgaABCD编码调控PNAG,pgaA编码外膜蛋白,pgaB编码含脱乙酰基结构多糖蛋白,共同参与PNAG外膜转运;pgaC含多次跨膜域和糖基转移酶2家族同源的细胞质域,参与PNAG合成和内膜转运[25]。PNAG不是静止下必需的,但在维持振荡下生物被膜完整中起重要作用[26]。鲍曼不动杆菌S1与S1△pgaABCD菌株,静止下两者生物被膜形成无明显差别;振荡下,S1菌株形成紧密环状黏附细胞,即形成强生物被膜,S1△pgaABCD菌株环状黏附细胞不明显,恢复pgaABCD后即形成生物被膜[26]。QS调控基因abaI与pgaB表达变化趋势相同,临床菌株生物被膜形成可能与pgaB表达水平有关[25]

2.3.3 核糖核酸酶(RNase)T2家族蛋白

RNase T2蛋白能促进鲍曼不动杆菌黏附和调控基因表达,促进生物被膜形成。干扰鲍曼不动杆菌17978 RNase T2蛋白编码区,其定植在聚苯乙烯、聚丙烯、玻璃和不锈钢表面菌量显著减少。编码基因A1S_3026突变株中,参与编码菌毛蛋白、分泌系统和其他功能蛋白等29个基因表达降低50%以上;野生菌株和基因恢复菌株A1S_3026表达量分别增加6.6倍和155倍,其余28个基因表达量上升[27]

2.3.4 细胞外DNA(eDNA)

eDNA是EPS核酸的重要组成成分,对生物被膜形成开始和稳定不可或缺。序列分析和DNA酶处理分析发现,eDNA和基因组DNA高度相似。细菌裂解液、细菌上清液、囊泡上清液和纯化eDNA可不同程度增加鲍曼不动杆菌AIIMS7生物被膜形成,最大增加224.64%。如采用DNase I处理,则生物被膜形成下降59.41%[28]

2.3.5 磷酸甘露糖苷酶/磷酸葡萄糖苷酶(PMM/PGM)

鲍曼不动杆菌AIIMS7编码双功能酶PMM/PGM的基因algC,在黏附和生物被膜成熟阶段高表达,对生物被膜形成具有重要作用。在3~96 h的培养过程中,algC在生物被膜细胞中表达升高最高达81.59倍,浮游细胞仅升高3.24倍[29]

2.3.6 糖代谢和组氨酸代谢通路

Leloir通路是鲍曼不动杆菌的糖代谢通路,由GalM介导β-葡萄糖转化为α-葡萄糖,α-葡萄糖与磷酸根离子作用转化为一磷酸葡萄糖,再由GalU介导转化为UDP-葡萄糖,GalE介导UDP-葡萄糖与UDP-半乳糖间相互转化,UDP-葡萄糖与UDP-半乳糖参与EPS合成[30]。GalM、GalU和GalE通过调节EPS合成而影响生物被膜形成。磷酸盐转运蛋白PstS转运胞外磷酸根离子到胞内,增加磷酸根离子浓度和磷酸化葡萄糖及EPS形成,生物被膜细胞pstS表达升高[30]

EPS也受L型氨基酸代谢影响,9种不同L型氨基酸中L-组氨酸促进生物被膜形成。外膜蛋白CarO及OmpA转运胞外L-组氨酸入内,HutU介导代谢。鲍曼不动杆菌17978△hut菌株生物被膜形成减少,△hut-c菌株生物被膜形成增加。加入20 mmol L-组氨酸,△ompA菌株生物被膜形成几乎不受影响,△carO、△dcaP、△oprD和△omp33菌株生物被膜形成增加[30]。磷酸核糖基甲酰亚氨基-5-氨基咪唑甲酰胺核糖核苷酸异构酶(HisA)调控组氨酸代谢,对生物被膜调控机制尚不清楚[30]

2.4 外排泵与调控

鲍曼不动杆菌外排泵对多种抗菌药物有外排作用,是重要的耐药机制。耐药结节分化(RND)家族和主要易化因子(MFS)超家族外排泵在生物被膜形成和QS等过程中扮演重要角色[4]。生物被膜细胞中RND外排泵基因A1S_0009、A1S_0116、A1S_0538和MFS外排泵基因A1S_1316表达上升[31]。A1S_1117、A1S_1751和adeT在生物被膜细胞中表达,而在浮游细胞不表达,adeT缺失菌株生物被膜形成减少;A1S_1117编码MFS糖转运蛋白促进糖外流,增加EPS形成[4];A1S_1751编码AdeA膜融合蛋白对生物被膜调控机制尚不明确。abaI和abeG表达升高,菌株生物被膜形成增强,AdeFGH过度表达增加AHLs外排,但对生物被膜形成的作用机制尚不明确[32]adeABC、adeFGH和adeIJK表达升高,菌株生物被膜形成明显减少,adeG和adeJ突变株生物被膜形成增加,但adeB突变株生物被膜形成仍减少[4]adeABC和adeIJK表达升高,菌株生物被膜形成减少,菌毛编码合成基因表达降低,菌毛数量减少,编码促进生物被膜形成初期细菌黏附和菌落形成的菌毛蛋白CsuA/BC和FimA的基因csuA/BC和fimA低表达[33]。鲍曼不动杆菌AYE △adeB菌株及S1△adeAB菌株黏膜表面生物被膜形成显著减少;AdeRS缺失导致AdeABC外排降低,生物被膜形成减少[34]。鲍曼不动杆菌17978 △adeB菌株生物被膜形成显着增加。上述差异存在可能是不同菌株AdeABC表达差异导致[4]

2.5 细菌表面成分与调控 2.5.1 生物被膜相关蛋白

细胞表面生物被膜相关蛋白Bap介导细菌相互黏附,促进生物被膜成熟和维持成熟结构,参与形成聚丙烯、聚苯乙烯和钛等表面生物被膜三维结构和水通道,通过增强细胞表面疏水性促进鲍曼不动杆菌黏附肺上皮细胞和新生角质细胞[35-36]。此外,Bap类似蛋白BLP-1和BLP-2调控黏附宿主细胞,BLP1与BLP2失活严重影响生物被膜形成。鲍曼不动杆菌AYE BLP1与BLP2失活菌株生物被膜量明显降低,厚度比AYE分别薄4/5及1/2[37]

2.5.2 外膜蛋白A(OmpA)

OmpA是鲍曼不动杆菌主要的外膜孔蛋白,对生物被膜形成和发展是非必需的,对黏附上皮细胞和聚苯乙烯表面形成坚固生物被膜则是必需的[38]。OmpA、TonB依赖性铜受体、EF-Tu、34 kDa Omp称为纤维连接蛋白结合蛋白(FBP),主要参与黏附宿主细胞,这些蛋白活性降低将减轻对人肺上皮细胞的黏附作用[35]。外膜蛋白Omp33、CarO、OprD、DcaP、LysM、PstS、OprE3和OmpW对生物被膜形成也有一定影响,这些蛋白失活菌株生物被膜形成量均降低[30]carO、oprD和dcaP缺失菌株生物被膜形成量少,恢复后生物被膜形成增加;OprE3和OmpW在生物被膜细胞中表达下降[39]。磷酰胆碱相关外膜蛋白(Chop)通过活化血小板受体(PAFR)介导黏附人肺上皮细胞,不表达Chop的鲍曼不动杆菌对非上皮细胞的黏附降低,其是否参与生物被膜形成需进一步研究[40]

2.5.3 组蛋白类核结构(H-NS)

H-NS同源物转录抑制因子参与鲍曼不动杆菌黏附和生物被膜形成,抑制鲍曼不动杆菌黏附人体细胞和气-液界面生物被膜形成,但不抑制黏附聚苯乙烯表面[41]hns(A1S_0268)失活菌株具有较强黏附能力,增加细菌表面疏水性,介导生物被膜形成。

2.6 分泌系统与调控

分泌系统是革兰阴性细菌一种复杂的膜结合结构,专门分泌和运送活性蛋白至细胞外或宿主细胞内。鲍曼不动杆菌中的分泌系统主要有T1SS、T2SS、T4SS、T5SS、T6SS和外膜囊泡等[42]。含T6SS菌株能形成生物被膜,增强鲍曼不动杆菌对抗菌药物耐受力。鲍曼不动杆菌临床菌株T6SS基因hcp阳性菌株hcp表达量是鲍曼不动杆菌19606的0.0008~1.5倍,hcp表达量19606株比无T6SS功能菌株高100倍[42]hcp高表达菌株检测出Hcp蛋白,具有活跃T6SS,而hcp低表达菌株未检测出Hcp蛋白。T6SS阳性与阴性菌株生物被膜量分别为(1.15±0.51)和(0.54±0.51),hcp阳性无活性菌株与阴性菌株生物被膜形成无差异[43]。鲍曼不动杆菌T1SS增强铁离子利用,降低铁离子浓度;铁离子在生物被膜形成早期起作用,低铁离子浓度环境中鲍曼不动杆菌460个基因表达上升[42]。T5SS是一种自动转运系统,ata编码的不动杆菌三聚自主转运蛋白Ata属于该系统,促进生物被膜形成和黏附。鲍曼不动杆菌17978△ata菌株生物被膜形成明显降低,临床菌株均有不同Ata分泌水平[42]。以外膜蛋白为主的外膜囊泡也参与鲍曼不动杆菌黏附宿主细胞。鲍曼不动杆菌AbH12O-A2存在FhaB/FhaC双伴侣分泌系统,参与黏附;FhaB是细胞外蛋白,由FhaC转运至细胞膜表面[44]

2.7 耐药基因与调控

blaPER-1基因编码超广谱β-内酰胺酶(ESBLs),介导对多种抗菌药物耐药。多重耐药鲍曼不动杆菌临床菌株形成生物被膜和黏附肺上皮细胞,使其在医院环境中的长期生存和传播。blaPER-1表达与鲍曼不动杆菌黏附肺上皮细胞、塑料表面及生物被膜形成呈正相关[45]。生物被膜形成与OXA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58等碳青霉烯类耐药基因也存在相关性,插入序列1、2、3和18等诱导OXA-23、OXA-51等表达升高[1]。整合子是鲍曼不动杆菌耐药原因之一,生物被膜细胞中Ⅰ类整合子表达是浮游细胞的4倍,生物被膜细菌有活跃的基因捕获和重组,该情况是否会对生物被膜形成产生影响仍需进一步研究[46]

2.8 生长条件的影响

营养成分、温度、盐浓度、光照和pH值等生长条件和环境影响生物被膜形成。鲍曼不动杆菌19606 BfmR突变株在LB肉汤培养基中不形成生物被膜,在Tris-M9基础培养基中形成生物被膜[6]。葡萄糖和亚浓度亚胺培南可诱导、增强鲍曼不动杆菌生物被膜形成,增加摄取、利用铁离子[47]。5.0 g/L氯化钠环境中形成生物被膜能力最强[48]。通过5株鲍曼不动杆菌在三种缺铁培养基中的不同生物被膜形成情况证实,生物被膜形成具有菌株差异和生长条件依赖性[49]。鲍曼不动杆菌在28℃时,生物被膜形成明显强于37℃,蛋白质组学分析28℃下629个蛋白中366个表达上升,263个表达下降,Csu表达升高[50]

鲍曼不动杆菌blsA基因编码光受体蛋白BlsA,含BLUF结构域和FAD光感受体,调控光照下细菌运动和生物被膜形成[51]。鲍曼不动杆菌17978光照下仅形成少量生物被膜,黑暗下生物被膜形成增加4倍;blsA突变株黑暗和光照下均形成生物被膜[52]。鲍曼不动杆菌还存在光调控I型菌毛PrpABCD[9]

脂质和碳水化合物是EPS重要组成成分,低浓度乙醇诱导OmpA的产生和脂质大量合成,生物被膜碳水化合物含量增加。乙醇诱导塑料表面生物被膜形成比气-液界面和无乙醇更强、更复杂。鲍曼不动杆菌17978在含乙醇培养基上运动能力急剧下降,生物被膜形成率更高[53]。乙醇还诱导产生吲哚乙酸(IAA)等酸性物质,降低培养基pH值,增加脂多糖和EPS形成。鲍曼不动杆菌17978和临床菌株在含乙醇培养基中,产生IAA比无乙醇中多[53]。生物被膜可抵抗外界氧化,烷基过氧化物还原酶C22亚基和过氧化氢代谢基因katE在生物被膜细胞中表达升高[30]。鲍曼不动杆菌振荡下生物被膜形成高于静止[54]

2.9 金属离子与调控

鲍曼不动杆菌的生理功能需要铁、锌、钙、镁、锰、铜等金属离子作为辅助因子辅助完成。已证实铁、钙、镁、锰、铜等金属离子影响鲍曼不动杆菌生物被膜形成[55]。高铁浓度时细菌倾向于浮游生活;降低铁浓度,细菌运动能力降低,增加黏附和生物被膜形成。铁载体不动杆菌肽保护鲍曼不动杆菌在低铁离子浓度下存活,部分合成和分泌该载体基因在低铁离子浓度下表达上升,抑制生物被膜形成。铁螯合剂2,2’-联吡啶(DIP)或乙二胺二邻羟基苯基乙酸(EDDHA)增加鲍曼不动杆菌19606生物被膜形成[51]。鲍曼不动杆菌17978在低铁离子浓度下csuBCE表达下降,生物被膜形成减少[56]。FepA是铁转运外膜受体,生物被膜细胞中的表达是浮游细胞的3.7倍[30]。鲍曼不动杆菌存在铁转运和作用的其他机制,目前并不清楚这些机制是否影响生物被膜形成[57]。铁使adeA、adeB和adeC表达分别升高16、10、8倍,luxI/R表达升高4倍以上[51]

锌离子可抑制鲍曼不动杆菌生物被膜形成,乳酸锌干扰EPS形成,氟化亚锡(SnF2)减少生物被膜量,2 mmol/L乳酸锌与2.5 mmol/L SnF2明显减少鲍曼不动杆菌生物被膜形成[58]。低浓度钙离子减少黏附及生物被膜形成,高浓度钙离子稳定、促进EPS及生物被膜形成,增加生物被膜结构聚集和降低分解[6]。硫酸钙联合抗菌药物明显减少鲍曼不动杆菌黏附和生物被膜形成[59]。鲍曼不动杆菌维持铜离子平衡的TonB依赖铜离子受体失活菌株,生物被膜形成和黏附减少[35]。1.3 mg/L铜离子和0.1 mg/L银离子可杀灭医院供水系统中99.9%鲍曼不动杆菌生物被膜[60]。金、铂、硝酸镓等金属离子可导致生物被膜细菌死亡[61]

2.10 表面性质的影响

物体是生物被膜载体,表面粗糙程度影响细菌黏附。鲍曼不动杆菌在不锈钢、玻璃、橡胶、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等物体表面有不同生物被膜形成能力[19, 35]。聚丙烯离心管上形成生物被膜能力强于玻璃管,不锈钢表面形成生物被膜能力比塑料表面强[54, 62]。扫描电镜测定玻璃、橡胶、陶瓷、聚丙烯、不锈钢和聚碳酸酯等表面生物被膜形成量分别为0.04、0.26、0.62、1.00、2.08和2.70 μm3/μm2,聚碳酸酯表面形成生物被膜能力强于其他材料[19]

2.11 其他

tRNA尿苷5-羧甲基氨基甲基修饰酶葡萄糖抑制分裂蛋白A(GidA),通过DNA修复或调控某些基因影响鲍曼不动杆菌生物被膜稳定性,但具体作用机制尚不清楚[39]xth编码外切脱氧核糖核酸酶Ⅲ,修复生物被膜内氧化导致的DNA损伤[39]。小RNA(sRNA)影响鲍曼不动杆菌生理过程,研究分离的255个sRNA中,9个在生物被膜细胞中表达,生物被膜细胞中sRNA 13573表达比浮游细胞高120倍,sRNA 13573参与生物膜形成和黏附肺上皮细胞A549[63]

3 结语与展望

鲍曼不动杆菌生物被膜形成过程是其自身保护过程,此复杂的动态过程受多种因素影响和调控。众多调控机制的存在,导致鲍曼不动杆菌在临床环境和患者身体各部位的定植,从而引起感染的反复发生。对生物被膜形成过程影响因素和调控机制的研究可以帮助发现新的作用靶点,寻找新的抗菌药物治疗鲍曼不动杆菌感染。

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