金黄色葡萄球菌生物被膜
Lasa I. Int microbiol 2006
表皮葡萄球菌生物被膜
Lasa I. Int microbiol 2006
铜绿假单胞菌生物被膜
方向群， 刘又宁
中华医院感染杂志
2002
生物被膜相关感染
BBF中细菌对抗菌药物高度耐药并可逃避宿主 的免疫作用，导致感染迁延不愈，称为生物被 膜相关感染（Biofilm-related infection）， 主要包括生物医学材料相关感染和某些慢性感 染性疾病
Drenkard E, Ausubel FM E, Ausubel FM.. Nature, 2002
表型变异
Drenkard E, Ausubel FM. Nature, 2002
BBF及中性粒细胞的相互作用
补体↓
中性粒细胞
活性氧↓
趋化作用↓
BBF及中性粒细胞的相互作用
6.4 6.2 细菌数（lgCFU/cm2) 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 0MIC 1/4MIC 1/2MIC 1MIC IMI浓度（MIC) OMIC 1/16MIC 1/4MIC
方向群，刘又宁 中华医院感染杂志杂志
2007
亚胺培南与阿齐霉素合用对BF细菌的作用
药物处理前的BF SEM ×4500
细菌生物被膜相关感染
解放军总医院呼吸科 方向群
前言
1 2 3
生物医学材料应用 某些慢性感染
美国CDC统计 60%感染与生物被膜相关
前言
1 2 3
细菌生物被膜的形成 细菌生物被膜的致病机制 细菌生物被膜的药物治疗
细菌生物被膜的定义
细菌生物被膜（Bacterial Biofilm， BBF）是细菌产生多聚复合物基质将自身 包绕，粘附于无活性物体或活体表面，形 成的有一定结构的细菌群体
方向群，刘又宁 中华结核和呼吸杂志,1999
大环内酯治疗BF相关感染
AZT对GLX的含量的影响 35 GLX的 浓 度 (ug/ML) 30 25 20 15 10 5 0 0MIC 1/16MIC AZT的MIC(ug/ml) 1/4MIC
方向群，刘又宁 中华结核和呼吸杂志
1998
亚胺培南与阿齐霉素合用对BF细菌的作用
IMI处理后 SEM ×4500
IMI+AZT处理后 SEM ×4500
亚胺培南与阿齐霉素合用对BF细菌的作用
病灶细菌数（lgCFU/ml) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 2 用药天数 CONTROL AZT IMI IMI+AZT 4 8
方向群，刘又宁 中华医院感染杂志杂志
2007
阿齐霉素对亚胺培南的协同作用
Stewart PS, Costerton JW. Lancet
生物被膜相关感染
Costerton JW
Science 1999
生物被膜相关感染临床表现
1
炎症反应不很强烈 感染反复发作
2
抗菌药物治疗起初 可能有效 以后治疗常常失败
3
致病菌主要是来自 皮肤和周围环境中 的致病菌 PA，金黄色葡萄球 菌，表皮葡萄球 菌 .
CONTROL
AZT
IMI
IMI+AZT
大环内酯类在BF相关感染中的免疫调节作用
Hobayashi H.
J Infect Chemother 1995
大环内酯类在BF相关感染中的免疫调节作用
免疫＋吸入
免疫＋克拉霉素＋吸入 Hobayashi H. J Infect Chemother 1995
BBF相关感染治疗的新靶点
群体感应系统与BF
铜绿假单胞菌群体感应系统
Roger G. Journal of Antimicrobial Chemotherapy,1998
铜绿假单胞菌群体感应系统与BF
David G. Davies, Matthew R SCIENCE 1998
铜绿假单胞菌群体感应系统与BF
ALICE S. PRINCE,N Engl J Med, 2002
Costerton JW, Stewart PS. Greenberg EP. Science 1999
细菌生物被膜的形成过程
1.附着 2.粘附 3.早期BBF 4.成熟BBF 5.播散
Stoodley PAnnu Rev Microbiol 2002
细菌生物被膜模式图
Stoodley PAnnu Rev Microbiol 2002
Ohgaki N. J Jpn Assoc Infect Dis 2000
免疫病理反应
弥漫性泛细支气管炎、囊性纤维化等的病灶因有 BBF的持续存在不仅导致感染迁延不愈，而且还可 以导致一系列免疫病理反应，日本学者小林宏行 将之称为“呼吸道生物被膜病”（Airway Biofilm Diseases）
免疫病理反应
Kobayashi H Jpn J Chemother 1995
免疫病理反应
IL-12 in sera (pg/ml)
Days after Ps aeruginosa inhalation
方向群， 小林宏行 BIOFILMS 2000
TOKYO
免疫病理反应
Hobayashi H.
J Infect Chemother 1995
新靶点
干扰BBF形成，使 之不能形成稳定的 结构，以期恢复对 抗菌药物的敏感性
即使形成了稳态的 BBF，也可以通过 抑制细菌致病因子 表达来减轻由于感 染而造成的组织损 伤。
群体感应系统与BF
在1972年发现了费氏弧菌有群体依赖的发光现象，即细菌 群体在未达到一定的数目时并不发光，而当达到了一定的 数目后却同时发光 细菌可以“感应”(Sensing)到周围同伴的存在, 只有到了 “法定人数”(Quorum)即一定的群体才开始表现出一定的行 为 群体感应系统（Quorum Sensing System QS）
铜绿假单胞菌群体感应系统与BF相关感染
PAO1
PAO1-JP2（QS系统缺失）
方向群，刘又宁 中华结核与呼吸杂志
2006
QS抑制物呋喃酮类在治疗BF相关感染中的作用
妥布霉素 呋南酮＋妥布霉素 Morten Hentzer and Michael Givskov J. Clin. Invest. 2003
免疫病理反应
Kobayashi H. Kansensho 1991
BBF药物治疗
抗菌药物
药物治疗
大环内酯
群体感应
抗菌药物治疗BF相关感染
在BBF开始形成的72小时内，由于BBF未形成稳态，对各种 抗菌药物相对比较敏感 联合应用大剂量的哌拉西林和妥布霉素对稳态的PA生物被 膜 静止期细菌有杀灭作用的抗菌药物如环丙沙星及亚胺培南 对稳态的大肠埃希氏菌生物被膜 不能彻底清除BBF
BBF对抗菌药物耐药机制
表型变异
耐药机制
微环境
屏障作用
屏障作用
¾多糖、短肽极性……..吸附作用 ¾氨基甙…… 铜绿假单胞菌BBF基质成分吸附 ¾四环素……渗透到大肠埃希氏菌BBF各个区域
微环境
¾表层营养丰富，代谢活跃，生长迅速 ¾深层营养受限，代谢缓慢，生长缓慢 ¾β—内酰胺类抗菌药物耐药
表型变异
方向群， 刘又宁
中华结核和呼吸杂志
1999
致病机制
耐药
中性粒细胞
免疫病理
1.屏障作用 2.微环境 3.表型变异 Content & Contents mall Guild Design Inc.
1.趋化作用 2.超氧离子 3.补体 D
1.免疫复合物 2.局部反应 Digital Content &
QS抑制物呋喃酮类在治疗BF相关感染中的作用
对照组
呋南酮
Wu Hong J Antimicrbo Chemother 2004
小结
1 2 3
BF的形成导致BF相关感染 BF致病机制涉及耐药及免疫病理
QS可能为BF相关感染治疗提供新靶位