Biofilm细菌生物膜适用医学生

Biofilm细菌生物膜适用医学生第1页/共39页“InapaperinSciencein1999,wesaid65percentofalldiseasesinthedevelopedworldarebiofilms,”Costertonsaid.“NowtheNIHsays80percent.”Biofilms—matrix-enclosed

microbialaccretions/逐渐生长/增加thatadheretobiologicalornon-biologicalsurfaces.第2页/共39页onacontactlensonaspider细菌生物膜广泛存在于自然环境中第3页/共39页细菌生物膜广泛存在于自然环境中Biofilmformationappearsearlyinthefossilrecord(3.25billionyearsago)andiscommonthroughoutadiverserangeoforganismsinboththeArchaea/单细胞生物andBacterialineages.Biofilmformationrepresentsaprotectedmodeofgrowththatallowscellstosurviveinhostileenvironmentsandalsodispersetocolonizenewniches.第4页/共39页回肠表面的细菌生物被膜第5页/共39页人体植入导管表面的细菌生物被膜细菌生物膜广泛存在于自然环境中第6页/共39页真菌生物膜第7页/共39页BiofilmscanbeharmfulCathetersandprostheses(mayleadtosystemicinfection)Dentaldisease（牙菌斑、口腔味道？）Otitismedia/中耳炎,inflammatoryboweldisease/IBD,prostatitis/前列腺炎,sinusitis/鼻窦炎,etc.第8页/共39页生物膜与疾病（总结）第9页/共39页第10页/共39页细菌生物膜进入体内的可能途径第11页/共39页细菌生物膜的基本性质生物膜1978年由J.WilliamCosterton等通过电镜方法首次观察到

Biofilm定义：指细菌自身产生的外部多糖基质、纤维蛋白质、脂蛋白等包裹着的菌细胞的结构。

•生物被膜是细菌的一种具有保护性的生长模式，是细胞间相互协调作用的复杂的多细胞群体，具有结构和代谢复杂性。

•形成生物被膜的黏附细菌群也可以释放出浮游细菌，是潜在的持续感染因素。第12页/共39页Biofilms—matrix-enclosed

microbialaccretions/逐渐生长/增加thatadheretobiologicalornon-biologicalsurfaces.古老：fossilrecord(3.25billionyearsago)Common：adiverserangeoforganisms Archaea/单细胞生物,bacteria，fungiRepresentsaprotectedmodeofgrowth

thatallowscellstosurviveinhostileenvironmentsCandispersetocolonizenewniches/可以释放出浮游细菌，生长迅速，是潜在感染因素Biofilm特点总结第13页/共39页Biofilm的形成过程-体内过程第14页/共39页第15页/共39页Biofilm的形成过程-从菌落角度第16页/共39页细菌的初始吸附与其鞭毛、菌毛有关第17页/共39页第18页/共39页第19页/共39页NatureRevMicro2010像“铠甲”一样生物膜的结构特点第20页/共39页第21页/共39页化学组成

•水分（97%）

•胞外大分子

•吸附的营养物质及代谢产物、细菌裂解物

•蛋白质、DNA

细菌生物膜的结构特点

第22页/共39页生物膜的结构特点成熟生物被膜模型

•由外到内依次为：生物被膜层（bulkofbiofilm）连接层（linkingfilm）条件层（conditioningfilm）基质层（substratum)

•细菌被大量的胞外多糖包绕形成微菌落，各微菌落之间充满水通道,是细菌获取营养和排除代谢废物的通道。第23页/共39页Allbiofilmshavea‘matrix’(EPS)toprotectagainsttheenvironmentandholdcoloniesinplaceDifferentspecies,differentbiofilmdevelopmentMixesofpolysaccharides,proteins,andnucleicacids成分第24页/共39页TheBiofilmMatrixNatRevMicro2010成分原理第25页/共39页1、EPS的存在可以阻止抗生素作用-细菌耐药性；2、抗免疫清除：屏蔽作用使吞噬细胞和杀伤细胞及其所分泌的酶不能发挥作用；3、细菌生活微环境改变：比如厌氧菌繁殖、H2S产生、pH改变（口臭、龋齿等）4、Quorum

sensing：参阅,byBonnieBasler(普林斯顿大学)

细菌生物膜与抗性和特点第26页/共39页细菌生物膜进入体内的可能途径临床意义第27页/共39页医疗器械表面、插入导管、植入医疗器具/hip

replacement-是医原性感染的主要原因之一生物造成细菌对抗生素不敏感/耐药性P.N.R.Nair(2006)

InternationalEndodonticJournal.Onthecausesofpersistentapicalperiodontitis:areview

临床意义第28页/共39页Apicalperiodontitisisachronicinflammatorydisorderofperiradiculartissuescausedbyaetiologicalagentsofendodonticorigin.Persistentapicalperiodontitisoccurswhenrootcanaltreatmentofapicalperiodontitishasnotadequatelyeliminatedintraradicularinfection.Problemsthatleadtopersistentapicalperiodontitisinclude:inadequateasepticcontrol,pooraccesscavitydesign,missedcanals,inadequateinstrumentation,debridementandleakingtemporaryorpermanentrestorations.Evenwhenthemoststringentproceduresarefollowed,apicalperiodontitismaystillpersistasasymptomaticradiolucencies/射线可透性,becauseofthecomplexityoftherootcanalsystemformedbythemainandaccessorycanals,theirramificationsandanastomoseswhereresidualinfectioncanpersist.P.N.R.Nair(2006)

InternationalEndodonticJournal.Onthecausesofpersistentapicalperiodontitis:areview与口腔的关系第29页/共39页Further,thereareextraradicularfactors–locatedwithintheinflamedperiapicaltissue–thatcaninterferewithpost-treatmenthealingofapicalperiodontitis.Thecauses……havenotbeenwellcharacterized,buttherearesixbiologicalfactorsthatleadtoasymptomaticradiolucenciespersistingafterrootcanaltreatment.(i)intraradicularinfectionpersistinginthecomplexapicalrootcanalsystem;(ii)extraradicularinfection,generallyintheformofperiapicalactinomycosis;(iii)extrudedrootcanalfillingorotherexogenousmaterialsthatcauseaforeignbodyreaction;(iv)accumulationofendogenouscholesterolcrystalsthatirritateperiapicaltissues;(v)truecysticlesions,and(vi)scartissuehealingofthelesion第30页/共39页Howarebiofilmsstudiedinthelab?Single-speciesvs.Multi-speciesTransparentflowcellsBacteriaattachtoglassandnutrientsflowthroughthecellMicroscopyBacterialculture生物被膜的观察研究方法

•扫描电镜:Costerton等人在70年代通过扫描电镜观察到了细菌的生物被膜的存在。

•

激光共聚焦显微镜:

•分子生物学方法：

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