被膜菌的耐藥機制是多方面的,并且因微生物個(gè)體的不同,其機制也不盡相同。目前關(guān)于細菌生物被膜的耐藥機制研究比較認同于以下3個(gè)解釋。
(1)營(yíng)養限制學(xué)說(shuō)
營(yíng)養限制學(xué)說(shuō),即被膜菌生長(cháng)速度減慢、生物被膜內營(yíng)養物質(zhì)、氧氣的消耗以及代謝廢物的聚集都可促使細菌進(jìn)入一種非生長(cháng)狀態(tài),也稱(chēng)為饑餓狀態(tài)。這種狀態(tài)下的細菌對抑制其生長(cháng)的抗生素幾乎完全不敏感。但是也有研究表明,在控制微生物生長(cháng)速度時(shí),處于相同生長(cháng)速度的被膜菌株和浮游菌株,耐藥性仍然有較大的差別,因此單獨用被膜菌的生長(cháng)速度來(lái)解釋其耐藥性,顯然還不能得到滿(mǎn)意的結論。
(2)抗生素滲透障礙學(xué)說(shuō)
抗生素滲透障礙學(xué)說(shuō),細菌生物被膜一個(gè)很明顯的特征就是細菌密度高,細菌之間的空間狹小,并能合成數量和成分與浮游細菌差別很大的胞外基質(zhì)。不溶于水的胞外多糖是其中的主要成分,構成被膜菌生長(cháng)的外環(huán)境,其三維生物被膜結構能夠對被膜菌形成有效的保護。生物被膜中大量的胞外基質(zhì)以及菌株之間的狹小空間,成為阻礙抗生素穿透生物被膜的一道屏障。在這種狀態(tài)下,抗生素只能殺滅生物被膜表面的浮游細菌,而不能充分滲透到深部細菌以形成有效的濃度。這些細菌形成菌囊樣結構,成為慢性感染的重要原因。 (3)被膜菌獨特的表型結構學(xué)說(shuō)
被膜菌獨特的表型結構學(xué)說(shuō),在生物被膜形成菌中,研究最為深入的是銅綠假單胞菌。銅綠假單胞菌獨特的生物學(xué)特性,與其生物被膜形成及高耐藥性密切相關(guān)。在銅綠假單胞菌生物被膜形成過(guò)程中,細胞間信號傳導系統(LasR~LasI信號系統) 起關(guān)鍵作用,該系統主要參與細菌生物被膜的分化,細菌密度感應系統是細菌通過(guò)監測其群體的細胞密度來(lái)調節其特定的基因表達,以保證生物被膜中營(yíng)養物質(zhì)的運輸和廢物的排出,避免細菌過(guò)度生長(cháng)而造成空間和營(yíng)養物質(zhì)缺乏。酰化高絲氨酸內酯(acyl-homoserine lactone,AHL)已被證實(shí)為生物被膜內細胞間主要的信號傳遞分子。通過(guò)體外研究發(fā)現,細菌群體感應系統健全的細菌能夠產(chǎn)生有效抗菌的生物被膜;而群體感應系統缺陷的細菌,則不能產(chǎn)生完全的生物被膜,如果在群體感應系統缺陷的細菌中加入AHL,則細菌就又恢復了產(chǎn)生完整生物被膜的能力。如果在群體感應系統健全的細菌中加入群體感應拮抗劑,則形成結構稀松的不完整的生物被膜。