有关细菌生物被膜（Biofilms）知识简介（一）

     杨顺楷     四川 成都

生物被膜（biofilm）是细菌吸附于有机体粘膜或插管，人工关节等生物医学材料表面，分泌多糖基质，纤维蛋白，脂多糖等多糖复合物，相互粘连形成的具有生理功能的生物物资。当前，在临床医学领域，伴随着抗生素的广泛使用，特别是在我国存在着相当程度抗生素滥用的现状，出现了细菌耐药性（或称抗药性）逐年增加的动向。表现在出现抗生素药物疗效降低，甚至无效的情况，以至于过去已经获得控制的一些传染性疾病，如结核病出现再度流行的趋势；而一些非致病菌成为条件致病菌，如变形杆菌，绿脓杆菌等。

有关细菌耐药分子机制之一，就是此处要介绍的内容，包括细菌是如何形成生物被膜结构，以及产生的后果，即主要指在医学和工商业方面的应用价值。而国内见到的一些媒体在作有关此专题科普介绍时，存在不够准确概念易混淆，难免有误导之嫌。例如《成都商报》（2011-04-07，5版）一篇要闻报道：“生物膜之父”强生总裁等来蓉探讨破解“细菌抗药性”，显然应该使用“生物被膜（biofilm）”的术语更佳。

1.     微生物的表面生长及其生物被膜的形成

表面是微生物重要的栖居地，因为它们可以由此吸收营养物质。通常在微环境的表面，营养物质的水平与其所处外周总体液相环境比较要高得多，结果微生物的数量和活力通常在表面比较外周总体液相高得多。

借助显微镜载玻片可以用来做微生物表面附着并生长的实验。载玻片置入微生物栖居地，经显微镜检，就可一目了然见到微生物发育表面培养之重要性。微菌落像生长在天然源表面生长一样，易于在设计的实验条件下进行表面发育生长。事实上，周期性地植入显微镜载玻片可以用于测定天然源附着菌株的生长速率。这种表面也可以是营养物质，例如是某种特定的有机物粒子，于是附着的微生物可以直接从该有机物颗粒行异养分解代谢该营养物质。例如，死亡的植物很容易经由土壤微生物形成集落，借助于简单的染色技术则可以检测附着在土壤表面的微生物群落。

2.     生物被膜：结构

微生物包封在生物被膜内的表面生长可以借助于显微组织化学照片观察。可以见到微生物细胞包封在分泌的粘多糖内，同时可呈现由细菌细胞的微菌落附着表面生长的情形。维持微生物群落生长是经由生物被膜搜集营养物，以有助于存在于流动体系内防止表面生长细胞的脱落。典型的生物被膜包含有多层结构，可借助激光共聚焦扫描显微镜对每一层的微生物形貌进行观察研究。

在生物被膜的发育和维持上，细胞对细胞的通讯是关键。一个细胞附着在另一个细胞表面就是表达生物被膜特定基因的一个信号。这些基因编码合成细胞对细胞的信号分子蛋白，以及由此蛋白分子开始多糖的形成。临床上恶名有加的铜绿色假单胞菌就是一个生物被膜的产生者，其主要的信号分子就是被称为高丝氨酸内酯类化合物。当积累起这些分子化合物时，导致趋化功能起作用，聚集在铜绿色假单胞菌细胞附近，逐渐发育成为生物被膜。于是，铜绿色假单胞菌意味着演进成为临床上的囊性纤维化疾病，在肺上由这种强粘着性的生物被膜生成，从而导致肺炎症状。

（待续）