防治细菌生物膜感染的策略外文翻译资料

 2022-06-12 21:10:37

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

防治细菌生物膜感染的策略

生物膜是细菌和真菌适应其生存环境的生存策略，尤其是在不利环境中。在生物膜的保护下，生物膜中的微生物细胞变得耐受并且对抗生素和免疫应答具有抗性，这增加了生物膜感染的临床治疗的困难。临床和实验室检查表明，生物膜感染与医疗异物或留置装置之间存在明显的相关性。临床观察和实验研究清楚地表明，单独抗生素治疗在大多数情况下不足以根除生物膜。因此，利用目前可用的抗生素来有效治疗生物膜感染并评估结果对于临床医生而言变得重要和紧急。该综述总结了临床生物膜感染和科学研究的最新进展，讨论了不同生物膜感染的诊断和治疗，并介绍了有希望的实验室进展，这可能有助于预防或治疗生物膜感染。我们的结论是，有效治疗生物膜感染需要建立多学科协作，包括去除受感染的异物，选择生物膜活性，敏感和穿透力好的抗生素，高剂量和组合的全身或局部抗生素施用，以及抗群体感应或生物膜扩散剂的施用。

摘要

相互连接在彼此粘附并被自制胞外聚合物基质包围的微生物细胞形成的活性或惰性表面上的结构化聚生体被称为生物膜。生物膜的形成被认为是微生物对恶劣环境的适应。生物膜以铜绿假单胞菌为代表的典型发展包括几个阶段，即附着于表面;微菌落的形成;年轻生物膜的发展;结构化成熟生物膜的分化和成熟生物膜的扩散。铜绿假单胞菌体外和体内实验证据表明，生物膜细菌细胞对抗生素和宿主免疫防御的抵抗力明显高于浮游细菌细胞.激进和强化抗生素治疗通常有助于控制由分散的细菌引起的慢性生物膜感染的恶化并减少生物膜，但不能根除生物膜感染，因为用于根除成熟生物膜的抗生素的最小浓度难以达到因此，一旦形成细菌生物膜感染，就很难根除。细菌生物膜的形成广泛存在于含水自然环境中，也广泛存在于人类疾病中，尤其是以留置医疗为目的的患者。随着医学科学的进步，越来越多的医疗设备和/或人造器官应用于治疗人类疾病。然而，随之而来的是，细菌生物膜感染也变得频繁。据报道，绝大多数（如果不是全部的话）医疗装置或假体可能导致生物膜感染，包括静脉内导管，人造血管，脑脊液分流器，假体心脏瓣膜，导尿管，关节假体和整形外科固定装置，心脏 心脏起搏器，腹膜透析导管，子宫内装置，16个胆道支架，假牙，乳房植入物，隐形眼镜以及在牙齿区域的龋齿和牙周炎等等。 此外，还有与异物无关的生物膜感染，例如慢性呼吸道感染纤维化（CF）患者或慢性阻塞性肺病患者，自体瓣膜心内膜炎，慢性中耳炎，慢性鼻窦炎和慢性（糖尿病）伤口感染。 据估计，大多数非人类细菌感染与生物膜相关，大约50％的医院感染是留置装置相关的。

细菌生物膜的特点是对抗生素治疗和免疫反应具有高度抗性。尽管众所周知抗生素治疗是目前控制微生物感染最重要和最有效的措施，但抗生素治疗几乎不可能根除生物膜感染。体外和体外实验表明，生物膜细菌细胞的最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）通常比浮游细菌细胞高得多（约10〜1000倍）。因此，由于抗生素的毒性和副作用以及肾和肝功能的局限性，常规抗生素给药不可能达到有效的抗生素MBC用于生物膜根除。生物膜感染的治疗因此变得具有挑战性并且引起显着的科学关注。已经进行了许多临床研究，这将有利于生物膜的控制。基于生物膜研究的成果，结合我们的临床经验，本次审查主要集中在细菌生物膜感染的临床治疗。

生物膜感染的诊断

生物膜感染的临床证据。 根据生物膜发育的特点，成熟的生物膜对抗生素化学疗法具有显着的抗性，它们会间歇性地将浮游细菌细胞分散到环境中。 因此，典型的生物膜感染通常是伴有间歇性恶化的慢性感染; 抗生素治疗可能有助于控制急性加重，但难以根除感染。 如果患者具有表1中所示的临床表现之一，则通常可怀疑生物膜感染。

常规微生物检查。 传统的微生物学检验包括样本采集，微生物培养，抗生素敏感性鉴定和检测，根据我们的临床经验，适当样本采集是必不可少的。 例如，在怀疑患有异物相关生物膜感染的患者中，为避免假阴性结果，需要从疑似感染假体旁边的不同位点至少进行4-5次组织活检。 应当将因怀疑生物膜感染而从患者身上取出的假体，导管或支架以及其他外来物质送去进行微生物学检查。 对于显微镜和培养阴性样本，如果患者临床上高度怀疑生物膜感染，额外的微生物技术可能有助于诊断生物膜感染。

微生物学新技术。常规微生物检查对于感染的诊断是重要和可靠的，但对生物膜检测不太敏感。因此，应引入新的微生物技术作为常规微生物学的有效补充，或作为医院新型常规方法的一部分。

已经证明，可疑感染患者的留置装置（植入物或假体或导管）的适当声处理可显着提高细菌的检测率。在临床怀疑生物膜感染的患者的显微镜和培养阴性样品中，可以认识到16S核糖体RNA聚合酶链式反应（PCR）（细菌）或18S和28SRRNA PCR（真菌）检查，其已被用作我们实验室检查的一部分severalyears。此外，肽核酸荧光原位杂交已被证明可用于鉴定囊性纤维化和慢性伤口中的生物膜感染。除了细菌检测外，荧光原位杂交对侵入性酵母菌感染高度敏感，但对霉菌不太敏感。

微生物生物膜感染的治疗

正如几篇论文所报道的那样，生物膜感染难以处理，单靠抗生素治疗往往不够。 一般来说，策略可以分为涉及到异物或不涉及。 如果不涉及异物，长期高剂量治疗，常常使用具有不同杀伤机制的抗生素组合，有时可以消除感染。 但是，如果涉及到一个外国人，在大多数情况下，去除该物质是成功结果的必要条件。 在其他情况下，只有生物膜的减少是可能的，然后是慢性生物膜抑制性治疗或等待生物膜复发并伴有恶化。 在这里，我们希望结合最新的相关文献，与我们的同事分享我们的临床经验。

去除异物和脓肿

已经证明，动物软组织中金黄色葡萄球菌的高接种量（108CFU / mL21; CFU，菌落形成单位）在不存在异物的情况下不会产生脓肿，而金黄色葡萄球菌的102CFU / mL21足以诱导尽管有多形核白细胞存在，但有95％的病例有异物感染[34]，这可能与异物的存在显着下调多形核白细胞的吞噬作用和细胞内杀菌作用有关[35]。显然，异物一个理想的细菌附着表面，而多形核白细胞功能由于异物的存在而受伤。因此，异物的存在显着增加了生物膜感染的可能性。根据抗生素抗性的生物膜特征，目前通过常规抗生素治疗难以根除生物膜感染。因此，去除异物成为消除这种生物膜感染的重要先决条件。因此，如果我们希望治愈生物​​膜感染，强烈建议将出于医疗原因植入患者体内的受感染的留置装置移除或更换新的感染装置。如果不能去除感染的异物，可以建议用抗生素减少生物膜负荷，然后继续抑制抗生素治疗以防止生物膜再生。

感染的中心静脉导管（CVC）或透析导管的变化。当细菌在CVC或透析导管上形成生物膜时，可预期具有相同细菌染色的间歇性菌血症。此外，从感染导管采集的血培养阳性率通常高于周围静脉，并且如果血液通过含有生物膜的CVC与通过同时进行的血液培养相比通过含有生物膜的CVC进行采集，则阳性时间至少小于2小时外周静脉。为了治愈这种导管生物膜感染，感染导管的改变是至关重要的，随后短时间静脉内处理敏感抗生素以去除从感染导管释放到血流中的细菌。如果暂时不能改变导管，抗生素和其他锁定疗法可能有助于减少导管生物膜中浮游细菌细胞的释放，这意味着滴注含有或不含抗凝剂或70％乙醇或盐酸的高浓度抗生素（2 （1 mg·mL-1）用于革兰氏阳性菌的导管感染，庆大霉素（2 mg·L21）用于革兰氏阴性菌菌。另外，也可以考虑使用70％乙醇或2 mol？L21 HCl锁定疗法

感染导尿管（UC）的变化。导尿管相关性尿路感染是最常见的医院感染，与UC中微生物生物膜的形成有关。除了伴有相同病原体的间歇性尿路感染外，还可导致尿路感染。感染UC的变化并不困难;然而，改变的时间很重要。建议在充足和敏感的抗生素治疗48小时后改变感染的UC以最小化膀胱和尿道中的细菌浓度;否则，新的UC将被细菌殖民迅速形成新的生物膜。

感染关节假体的变化。假体相关性感染在关节置换患者中是一种非常复杂的疾病，已被证明是生物膜相关性感染，预后不良。假体感染被诊断出来后，大多数病例感染性假体的改变成为唯一选择。如果假体植入物由于生物膜感染而松动，建议分阶段交换假体并结合敏感和积极的抗生素治疗。

其他感染的留置装置的变化。假体心脏瓣膜或心脏起搏器的心内膜炎患者存在间歇性败血症，心功能不全和感染性栓塞并发症的风险[43-44]。因此，必须改变受感染的假体心脏瓣膜或心脏起搏器，并结合积极和敏感的抗生素治疗.44胆道支架，气管内导管，死骨（慢性骨髓炎），胆道和尿道结石（胆道和尿道感染），有效的抗生素治疗以及切除感染的异物的患者是治疗感染的关键。

空脓肿。脓肿不是生物膜，但它们与生物膜有某种联系[45]。当脓肿形成时，抗生素难以穿过脓腔壁进入焦点。因此脓肿的空洞是必要的。

早期抗生素治疗生物膜感染。

体外实验表明，与成熟的生物膜相比，年轻的生物膜很容易被抗生素治疗清除[5]。因此，推荐对生物膜感染进行早期和积极的抗生素治疗[4]。然而，生物膜感染的早期诊断目前很困难，大多数临床生物膜感染是 这些生物膜通常难以根除抗生素治疗.4-6,46因此，合理应用目前可用的抗生素治疗生物膜感染是非常重要和关键的。 在去除异物的基础上，结合我们以前的研究结果，在确定抗生素治疗抗生素膜感染时应考虑以下因素：

选择抗生素。生物膜感染的治疗需要敏感且穿透力良好的抗生素以确保在生物膜感染部位有效抗生素的浓度。一般而言，大环内酯类，林可酰胺类，四环素类，利福霉素类，喹诺酮类，夫西地酸类，硝基咪唑类，磺胺类和恶唑烷酮类比beta;-内酰胺类（包括青霉素类，头孢菌素类和碳青霉烯类），氨基糖苷类，糖肽类和多粘菌素在组织和细胞中渗透更好。众所周知，感染会导致炎症，从而导致局部或全身的新陈代谢加快以及氧气的显着消耗。如果供氧不能满足需求，糖酵解将被激活导致酸中毒，而抗生素的作用可能受pH值的影响。先前已有报道，低pH值（pH5.2）可降低beta;-内酰胺类抗生素的作用，并增加利福霉素SV的作用。因此，抗生素治疗和酸碱平衡紊乱的校正对于治疗生物膜感染可能是重要的。

抗生素的管理。我们之前已经证明，抗生素联合治疗生物膜感染明显优于抗生素单一疗法[48]。因此，推荐使用抗生素联合治疗来治疗生物膜感染。根据生物膜抗生素耐受性和耐药性以及生物膜细胞高MIC和MBC的特点，提出5-6个剂量的高剂量抗生素具有安全的肾功能和肝功能。另外，适当的抗生素治疗时间也很重要。对于生物膜感染适合高浓度抗生素局部治疗的患者，系统性联合局部抗生素治疗可以更好地抵抗生物膜感染，例如抗生素吸入或直接给药治疗气道生物膜[8,49]和高浓度抗生素膀胱冲洗生物膜尿路感染。

抗生素在生物膜感染中的药代动力学（PK）和药效学（PD）。与其浮游生物相比，生物膜中生长的细菌对抗生素的耐药性可以提高10-1000倍.50-51抗微生物药物可用于治疗高度耐药性细菌感染是有限的; 52-53因此，目前可用抗生素的剂量优化成为对于改善抗感染结果和防止抗微生物药物耐药性和耐受性的进一步发展非常重要。可以可靠地使用抗微生物剂的PK和PD来预测抗微生物方案对抗感染实现最大杀菌效果的效果。最近的一些研究显示了浮游生物和生物膜感染之间抗生素的不同PK和PD特征[5,6,54]。抗生素对生物膜相关细菌的PK和PD信息可用于优化生物膜感染的剂量方案。最小生物膜抑制浓度（MBIC）和最小生物膜根除浓度是生物膜感染中抗菌素的两个PD参数.5生物膜生长菌在临床实验室的易感性测试中的应用，MBIC和最小生物膜根除浓度有助于获得更好的[5]。在我们以前的PK / PD研究中，粘菌素呈现浓度依赖性杀伤作用，亚胺培南对体内生物膜有杀伤作用.6消除P 。铜绿假单胞菌生物膜菌在我们的实验感染动物的肺中与粘菌素的AUC / MBIC（AUC，浓度时间曲线下的面积）和亚胺培南的T.MBIC（T.MBIC，药物浓度保持在MBIC）。6

用于控制生物膜感染的科学前景

微生物必须能够感知其存活的环境并修改其生理过程以适应并由此更好地生存。已经证明，群体感应（QS）是细菌和真菌中最重要的全球性法规之一.55细菌QS协调基因表达根据它们的密度而定，其作为决定过程来调节毒力因子的产生并产生感染。近年来又提出了另一种流行的靶标，即核苷酸信号传导，其中核苷酸被认为是第二信使，包括环状二磷酸鸟苷（c-di-GMP），环状二磷酸腺苷（c-di-AMP），环鸟苷酸（cGMP） ），环磷酸腺苷（cAMP）和四磷酸鸟苷（ppGpp）[56]。核苷酸信号控制了细菌适应所需的几个关键过程，并且可能牵涉致病性作为QS。在上述几种核苷酸中，c-di-GMP因其与革兰氏阴性菌生物膜形成密切相关而受到了高度关注[57-58]。因此，控制群体感应和修饰c-di-GMP成为药物研究的目标开发新的抗生物膜药物。除了关注QS和c-di-GMP之外，细菌的淀粉样蛋白已成为另一个热门话题。已经在细菌和真菌中鉴定出淀粉样蛋白，因为许多类型的细菌物种接在淀粉样蛋白上彼此粘附或进一步宿主表面，导致生物膜的产生。淀粉样蛋白结构的破坏可能为控制细菌生物膜提供了一个新的概念。

定量感测作为控制生物膜感染的目标

QS抑制剂和抗QS肽

10年前，用合成呋喃酮治疗QS的目标明显减弱体内铜绿假单胞菌的肺部感染[60]。O9Loughlinet [61]最近对合成分子的分析揭示了两种铜绿假单胞菌QS受体，LasR和RhlR由合成物质。它们最有效的化合物代谢硫代内酯能显着抑制毒力因子绿脓菌素和生物膜形成的产生

全文共8344字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[11081]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可： Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版

您可能感兴趣的文章