鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成與調(diào)控的研究進(jìn)展

藺 飛，余 彬，袁明勇，凌保東

(1. 成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院藥學(xué)部，四川 成都 610500； 2. 成都醫(yī)學(xué)院結(jié)構(gòu)特異性小分子藥物研究四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500； 3. 綿陽(yáng)市中心醫(yī)院藥學(xué)部，四川 綿陽(yáng) 621000)

鮑曼不動(dòng)桿菌是導(dǎo)致肺炎、腦膜炎、敗血癥、尿路感染、皮膚軟組織感染等醫(yī)院感染的條件致病菌[1]。耐碳青霉烯鮑曼不動(dòng)桿菌在世界衛(wèi)生組織(WHO)首份抗菌藥物耐藥“重點(diǎn)病原體”清單中，被列為對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成最大威脅的、急需開(kāi)發(fā)新抗菌藥物的12種重點(diǎn)耐藥細(xì)菌之首。鮑曼不動(dòng)桿菌可在干燥物體表面存活長(zhǎng)達(dá)36 d，在生命和非生命的表面長(zhǎng)期生存與生物被膜形成有關(guān)[2-3]。研究[3]證實(shí)，鮑曼不動(dòng)桿菌一旦形成生物被膜，可介導(dǎo)對(duì)抗菌藥物和消毒劑耐藥，導(dǎo)致其耐藥性和致病性增強(qiáng)，以及感染反復(fù)發(fā)生。生物被膜狀態(tài)的細(xì)菌最低抑菌濃度(MIC)值是浮游狀態(tài)的10～1 000倍，超過(guò)80%的臨床細(xì)菌感染與生物被膜形成有關(guān)[4]，已成為臨床治療最棘手的問(wèn)題。本文就鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成過(guò)程、影響因素和調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為其感染防治提供方法及參考。

1 生物被膜的形成

生物被膜由細(xì)菌菌落包裹在自身分泌細(xì)胞外基質(zhì)(EPS)并黏附于物體表面形成，基質(zhì)主要由碳水化合物、多糖、核酸、蛋白質(zhì)和其他大分子物質(zhì)等組成，是細(xì)菌的第一道自我保護(hù)防線[5]。生物被膜形成是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，包括黏附期、聚集期、成熟期和脫落期四個(gè)階段。浮游細(xì)菌受內(nèi)外信號(hào)刺激，激活相關(guān)調(diào)控機(jī)制促進(jìn)細(xì)菌菌毛合成與分泌，介導(dǎo)細(xì)菌黏附物體表面與菌落形成。菌落激活群體感應(yīng)(QS)系統(tǒng)調(diào)控基因分泌自誘導(dǎo)信號(hào)分子，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量EPS包裹細(xì)菌不斷增厚形成生物被膜。包裹細(xì)菌分泌相關(guān)物質(zhì)促進(jìn)生物被膜成熟，并在一定條件下產(chǎn)生水解酶破壞EPS，細(xì)菌分散脫落形成浮游細(xì)菌，浮游細(xì)菌在一定條件下又形成生物被膜。

2 生物被膜形成的影響因素與調(diào)控機(jī)制

鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，受QS、細(xì)菌附屬物(纖毛和鞭毛)、膜表面蛋白(生物被膜相關(guān)蛋白、外膜蛋白)、EPS(多糖蛋白、核酸)、營(yíng)養(yǎng)(離子、碳源、氮源)、耐藥基因等影響和調(diào)控[3,6]。

2.1 菌毛及相關(guān)調(diào)控系統(tǒng) 菌毛是細(xì)菌黏附的重要結(jié)構(gòu)，是菌落和生物被膜形成的基礎(chǔ)。細(xì)菌之間、細(xì)菌與生命體和非生命物體間的黏附是生物被膜形成第一步。鮑曼不動(dòng)桿菌具有不同種類(lèi)菌毛參與黏附，并受多種機(jī)制調(diào)控[1]。

2.1.1 菌毛 由基因csuA/BABCDE編碼合成。csuA/BAB 編碼菌毛亞單位；csuC編碼菌毛蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)伴侶蛋白，結(jié)合并抑制亞單位水解；csuD編碼含通道的引導(dǎo)分子，結(jié)合黏附素，與伴侶蛋白協(xié)同組裝和分泌菌毛；csuE編碼黏附素，參與菌毛形成、黏附和生物被膜形成。鮑曼不動(dòng)桿菌19606形成長(zhǎng)、短兩種菌毛，參與生物被膜形成，csuE突變株僅表達(dá)短菌毛，黏附上皮細(xì)胞能力顯著高于野生株[7]。鮑曼不動(dòng)桿菌MAR002中LH92_111085編碼長(zhǎng)菌毛，可促進(jìn)生物被膜成熟和黏附，生物被膜細(xì)胞中該基因表達(dá)是浮游細(xì)胞的25倍，且基因失活菌株不形成長(zhǎng)菌毛，生物被膜形成減少[8]。

鮑曼不動(dòng)桿菌17978編碼光相關(guān)菌毛PrpABCD基因A1S_12091缺失，使運(yùn)動(dòng)及生物被膜形成能力降低，但在黑暗中的塑料表面生物被膜形成能力增加；菌毛蛋白亞基編碼基因prpA黑暗中表達(dá)比光照下增加2.2倍[9]。鮑曼不動(dòng)桿菌17978表面多蛋白IV型菌毛參與細(xì)菌運(yùn)動(dòng)及黏附，目前發(fā)現(xiàn)的基因有：pilABCDEFGHIJ、pilMNOPQRST、pilU、pilW、pilYZ，影響和調(diào)控生物被膜機(jī)制尚不清楚[10-11]。BfmSR及GacSA雙組分調(diào)控系統(tǒng)和外排泵調(diào)控影響菌毛合成[4, 12-13]。

2.1.2 BfmSR雙組分調(diào)控系統(tǒng) 由BfmS和BfmR組成該調(diào)控系統(tǒng)，反應(yīng)調(diào)控子BfmR調(diào)控伴侶蛋白和引導(dǎo)分子表達(dá)，感受器激酶BfmS感應(yīng)外界條件如營(yíng)養(yǎng)、干燥等變化，調(diào)控菌毛組裝。鮑曼不動(dòng)桿菌19606 BfmR失活，csu不表達(dá)，菌毛不產(chǎn)生，生物被膜形成受損；BfmS失活不干擾BfmR表達(dá)，但生物被膜形成減少[12]。BfmSR可與其他調(diào)控系統(tǒng)共同作用，調(diào)控生物被膜形成和黏附宿主細(xì)胞。

2.1.3 GacSA雙組分調(diào)控系統(tǒng) 由反應(yīng)調(diào)控子GacA和感受器激酶GacS組成該系統(tǒng)，調(diào)控菌毛合成、細(xì)菌運(yùn)動(dòng)、生物被膜形成和黏附宿主細(xì)胞。GacS調(diào)控csu表達(dá)，GacS失活，菌毛顯著縮短，生物被膜形成減少；GacA失活，顯著影響菌毛形成和生物被膜結(jié)構(gòu)[13]。除調(diào)控csu外，也調(diào)控A1S_2213-17、I型菌毛A1S_1507、motB(A1S_1193)、paa基因簇(A1S_1335-49)、精氨酸代謝(ast、A1S_3128-31)和algZ (A1S_0260)等[14]。

2.1.4 CheA/Y雙組分調(diào)控系統(tǒng) A1S_2811編碼組氨酸激酶?jìng)鞒龇磻?yīng)調(diào)控因子，羧基端含四個(gè)組氨酸磷酸轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、CheA調(diào)控因子和CheY信號(hào)受體。鮑曼不動(dòng)桿菌17978△A1S_2811菌株生物被膜形成、菌毛樣結(jié)構(gòu)數(shù)量和EPS量均減少，csuA/ABCDE及abaI表達(dá)和信號(hào)分子乙酰高絲氨酸內(nèi)酯(AHLs)合成也降低，增加信號(hào)分子AHLs后生物被膜形成恢復(fù)[10]。A1S_2811通過(guò)調(diào)控csuA/ABCDE和QS調(diào)節(jié)基因A1S_0112-0119調(diào)控生物被膜形成[10]。

2.2 QS及相關(guān)調(diào)控系統(tǒng) QS是細(xì)菌自身群體密度信號(hào)感受系統(tǒng)，是細(xì)菌自身分泌自誘導(dǎo)信號(hào)分子相互溝通的過(guò)程。信號(hào)分子感受細(xì)菌群體密度，隨密度增加而增加，調(diào)控相應(yīng)基因表達(dá)，改變細(xì)菌生存方式，可調(diào)控毒力因子、生物被膜形成和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生等生長(zhǎng)繁殖過(guò)程。

鮑曼不動(dòng)桿菌分泌自誘導(dǎo)分子AHLs進(jìn)行信息交流，引起聚集，促進(jìn)鮑曼不動(dòng)桿菌從浮游狀態(tài)到生物被膜轉(zhuǎn)化，主要作用于生物被膜形成中、后期。abaI/abaR調(diào)控AHLs分泌，abaI編碼合成AHLs，abaR是合成受體，作為轉(zhuǎn)錄活化因子[6]。已發(fā)現(xiàn)6種以上的AHLs，以含C10或C12?；腁HLs最常見(jiàn)，63%不動(dòng)桿菌屬細(xì)菌至少分泌1種AHLs[15]。abaI是細(xì)菌群體密度調(diào)控基因，abaI失活，生物被膜形成減少30%～40%[16]。另一自誘導(dǎo)合成基因luxI/R，在高AHLs活性臨床菌株中存在；65株鮑曼不動(dòng)桿菌中l(wèi)uxI和luxR陽(yáng)性率分別為80%、61.5%，未研究對(duì)AHLs合成的調(diào)節(jié)機(jī)制[17]。luxI編碼LuxI合成酶，調(diào)控AHLs合成，luxR編碼轉(zhuǎn)錄活化因子LuxR受體；luxI/luxR與abaI/abaR是同源體。營(yíng)養(yǎng)條件影響AHLs分子合成，醋酸鈣不動(dòng)桿菌BD413在基本培養(yǎng)基 (MMA)和加 0.1 %胰蛋白胨的MMA培養(yǎng)下分別檢測(cè)出4種和3種AHLs分子[18]。高濃度鐵抑制AHLs合成、分泌，鐵濃度為20、80 μmol時(shí)，鮑曼不動(dòng)桿菌AHLs濃度是70、40 μmol[19]。外排泵AdeFGH增加生物被膜中AHLs分子的轉(zhuǎn)運(yùn)。鮑曼不動(dòng)桿菌分泌的非AHLs可減少生物被膜形成[20]。

c-di-GMP是細(xì)菌間相互交流的第二信使，主要調(diào)控細(xì)菌黏附、細(xì)菌間相互作用和生物被膜形成，低濃度c-di-GMP減少生物被膜形成和黏附[3]。抑制c-di-GMP 合成調(diào)控酶雙胍基環(huán)化酶(DGC)可減少生物被膜形成，DGC 抑制劑可破壞已形成的生物被膜[21]。此外，鮑曼不動(dòng)桿菌17978 QS調(diào)控基因A1S_0114突變株不能形成成熟的生物被膜[22]。A1S_0114參與編碼脂肽化合物Acinetin 505(Ac-505)，介導(dǎo)黏附和生物被膜形成。A1S_0116編碼RND外排泵，促進(jìn)Ac-505外排，促進(jìn)生物被膜形成。A1S_0116缺失和Ac-505對(duì)生物被膜形成和成熟的影響需進(jìn)一步研究[22]。

2.3 EPS的分泌與調(diào)控 EPS黏附包裹單個(gè)細(xì)菌而形成生物被膜，保護(hù)細(xì)菌不受環(huán)境有害物質(zhì)侵害，構(gòu)成和穩(wěn)定生物被膜三維結(jié)構(gòu)，當(dāng)AHLs等信號(hào)分子分泌產(chǎn)生達(dá)到閾值，激活相應(yīng)密度感應(yīng)系統(tǒng)基因，分泌大量EPS，分泌過(guò)程受多種機(jī)制調(diào)控[3]。

2.3.1 O-糖基化系統(tǒng) 強(qiáng)大進(jìn)化壓力使O-糖基化系統(tǒng)在鮑曼不動(dòng)桿菌廣泛存在，促進(jìn)黏附和增加成熟生物被膜質(zhì)量及密度。pglC和pglL編碼合成的O型五糖組成糖蛋白和莢膜多糖。pglL突變株O-糖基化嚴(yán)重缺失，生物被膜形成明顯下降[23]。pglC突變菌株不能合成糖蛋白，生物被膜結(jié)構(gòu)異常和形成受阻[24]。

2.3.2 多聚β-1，6-乙酰葡萄糖胺(PNAG) PNAG促進(jìn)生物被膜發(fā)展、成熟，是EPS主要成分，保持生物被膜完整性。pgaABCD編碼調(diào)控PNAG，pgaA編碼外膜蛋白，pgaB編碼含脫乙?；Y(jié)構(gòu)多糖蛋白，共同參與PNAG外膜轉(zhuǎn)運(yùn)；pgaC含多次跨膜域和糖基轉(zhuǎn)移酶2家族同源的細(xì)胞質(zhì)域，參與PNAG合成和內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)[25]。PNAG不是靜止下必需的，但在維持振蕩下生物被膜完整中起重要作用[26]。鮑曼不動(dòng)桿菌S1與S1△pgaABCD菌株，靜止下兩者生物被膜形成無(wú)明顯差別；振蕩下，S1菌株形成緊密環(huán)狀黏附細(xì)胞，即形成強(qiáng)生物被膜，S1△pgaABCD菌株環(huán)狀黏附細(xì)胞不明顯，恢復(fù)pgaABCD后即形成生物被膜[26]。QS調(diào)控基因abaI與pgaB表達(dá)變化趨勢(shì)相同，臨床菌株生物被膜形成可能與pgaB表達(dá)水平有關(guān)[25]。

2.3.3 核糖核酸酶(RNase)T2家族蛋白 RNase T2蛋白能促進(jìn)鮑曼不動(dòng)桿菌黏附和調(diào)控基因表達(dá)，促進(jìn)生物被膜形成。干擾鮑曼不動(dòng)桿菌17978 RNase T2蛋白編碼區(qū)，其定植在聚苯乙烯、聚丙烯、玻璃和不銹鋼表面菌量顯著減少。編碼基因A1S_3026突變株中，參與編碼菌毛蛋白、分泌系統(tǒng)和其他功能蛋白等29個(gè)基因表達(dá)降低50%以上；野生菌株和基因恢復(fù)菌株A1S_3026表達(dá)量分別增加6.6倍和155倍，其余28個(gè)基因表達(dá)量上升[27]。

2.3.4 細(xì)胞外DNA(eDNA) eDNA 是EPS核酸的重要組成成分，對(duì)生物被膜形成開(kāi)始和穩(wěn)定不可或缺。序列分析和DNA酶處理分析發(fā)現(xiàn)，eDNA和基因組DNA高度相似。細(xì)菌裂解液、細(xì)菌上清液、囊泡上清液和純化eDNA可不同程度增加鮑曼不動(dòng)桿菌AIIMS7生物被膜形成，最大增加224.64%。如采用DNase I 處理，則生物被膜形成下降59.41%[28]。

2.3.5 磷酸甘露糖苷酶/磷酸葡萄糖苷酶(PMM/PGM) 鮑曼不動(dòng)桿菌AIIMS7編碼雙功能酶PMM/PGM的基因algC，在黏附和生物被膜成熟階段高表達(dá)，對(duì)生物被膜形成具有重要作用。在3～96 h的培養(yǎng)過(guò)程中，algC在生物被膜細(xì)胞中表達(dá)升高最高達(dá)81.59倍，浮游細(xì)胞僅升高3.24倍[29]。

2.3.6 糖代謝和組氨酸代謝通路 Leloir 通路是鮑曼不動(dòng)桿菌的糖代謝通路，由GalM介導(dǎo)β-葡萄糖轉(zhuǎn)化為α-葡萄糖，α-葡萄糖與磷酸根離子作用轉(zhuǎn)化為一磷酸葡萄糖，再由GalU介導(dǎo)轉(zhuǎn)化為UDP-葡萄糖，GalE介導(dǎo)UDP-葡萄糖與UDP-半乳糖間相互轉(zhuǎn)化，UDP-葡萄糖與UDP-半乳糖參與EPS合成[30]。GalM、GalU和GalE通過(guò)調(diào)節(jié)EPS合成而影響生物被膜形成。磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PstS轉(zhuǎn)運(yùn)胞外磷酸根離子到胞內(nèi)，增加磷酸根離子濃度和磷酸化葡萄糖及EPS形成，生物被膜細(xì)胞pstS表達(dá)升高[30]。

EPS也受L型氨基酸代謝影響，9種不同L型氨基酸中L-組氨酸促進(jìn)生物被膜形成。外膜蛋白CarO及OmpA轉(zhuǎn)運(yùn)胞外L-組氨酸入內(nèi)，HutU介導(dǎo)代謝。鮑曼不動(dòng)桿菌17978△hut菌株生物被膜形成減少，△hut-c菌株生物被膜形成增加。加入20 mmol L-組氨酸，△ompA菌株生物被膜形成幾乎不受影響，△carO、△dcaP、△oprD和△omp33菌株生物被膜形成增加[30]。磷酸核糖基甲酰亞氨基-5-氨基咪唑甲酰胺核糖核苷酸異構(gòu)酶(HisA)調(diào)控組氨酸代謝，對(duì)生物被膜調(diào)控機(jī)制尚不清楚[30]。

2.4 外排泵與調(diào)控 鮑曼不動(dòng)桿菌外排泵對(duì)多種抗菌藥物有外排作用，是重要的耐藥機(jī)制。耐藥結(jié)節(jié)分化(RND)家族和主要易化因子(MFS)超家族外排泵在生物被膜形成和QS等過(guò)程中扮演重要角色[4]。生物被膜細(xì)胞中RND外排泵基因A1S_0009、A1S_0116、A1S_0538和MFS外排泵基因A1S_1316表達(dá)上升[31]。A1S_1117、A1S_1751和adeT在生物被膜細(xì)胞中表達(dá)，而在浮游細(xì)胞不表達(dá)，adeT缺失菌株生物被膜形成減少；A1S_1117編碼MFS糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白促進(jìn)糖外流，增加EPS形成[4]；A1S_1751編碼AdeA膜融合蛋白對(duì)生物被膜調(diào)控機(jī)制尚不明確。abaI和abeG表達(dá)升高，菌株生物被膜形成增強(qiáng)，AdeFGH過(guò)度表達(dá)增加AHLs外排，但對(duì)生物被膜形成的作用機(jī)制尚不明確[32]。adeABC、adeFGH和adeIJK表達(dá)升高，菌株生物被膜形成明顯減少，adeG和adeJ突變株生物被膜形成增加，但adeB突變株生物被膜形成仍減少[4]。adeABC和adeIJK表達(dá)升高，菌株生物被膜形成減少，菌毛編碼合成基因表達(dá)降低，菌毛數(shù)量減少，編碼促進(jìn)生物被膜形成初期細(xì)菌黏附和菌落形成的菌毛蛋白CsuA/BC和FimA的基因csuA/BC和fimA低表達(dá)[33]。鮑曼不動(dòng)桿菌AYE △adeB菌株及S1△adeAB菌株黏膜表面生物被膜形成顯著減少；AdeRS缺失導(dǎo)致AdeABC外排降低，生物被膜形成減少[34]。鮑曼不動(dòng)桿菌17978 △adeB菌株生物被膜形成顯著增加。上述差異存在可能是不同菌株AdeABC表達(dá)差異導(dǎo)致[4]。

2.5 細(xì)菌表面成分與調(diào)控

2.5.1 生物被膜相關(guān)蛋白 細(xì)胞表面生物被膜相關(guān)蛋白Bap介導(dǎo)細(xì)菌相互黏附，促進(jìn)生物被膜成熟和維持成熟結(jié)構(gòu)，參與形成聚丙烯、聚苯乙烯和鈦等表面生物被膜三維結(jié)構(gòu)和水通道，通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞表面疏水性促進(jìn)鮑曼不動(dòng)桿菌黏附肺上皮細(xì)胞和新生角質(zhì)細(xì)胞[35-36]。此外，Bap類(lèi)似蛋白BLP-1和BLP-2調(diào)控黏附宿主細(xì)胞，BLP1與BLP2失活嚴(yán)重影響生物被膜形成。鮑曼不動(dòng)桿菌AYE BLP1與BLP2失活菌株生物被膜量明顯降低，厚度比AYE分別薄4/5及1/2[37]。

2.5.2 外膜蛋白A(OmpA) OmpA是鮑曼不動(dòng)桿菌主要的外膜孔蛋白，對(duì)生物被膜形成和發(fā)展是非必需的，對(duì)黏附上皮細(xì)胞和聚苯乙烯表面形成堅(jiān)固生物被膜則是必需的[38]。OmpA、TonB依賴(lài)性銅受體、EF-Tu、34 kDa Omp稱(chēng)為纖維連接蛋白結(jié)合蛋白(FBP)，主要參與黏附宿主細(xì)胞，這些蛋白活性降低將減輕對(duì)人肺上皮細(xì)胞的黏附作用[35]。外膜蛋白Omp33、CarO、OprD、DcaP、LysM、PstS、OprE3和OmpW對(duì)生物被膜形成也有一定影響，這些蛋白失活菌株生物被膜形成量均降低[30]。carO、oprD和dcaP缺失菌株生物被膜形成量少，恢復(fù)后生物被膜形成增加；OprE3和OmpW在生物被膜細(xì)胞中表達(dá)下降[39]。磷酰膽堿相關(guān)外膜蛋白(Chop)通過(guò)活化血小板受體(PAFR)介導(dǎo)黏附人肺上皮細(xì)胞，不表達(dá)Chop的鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)非上皮細(xì)胞的黏附降低，其是否參與生物被膜形成需進(jìn)一步研究[40]。

2.5.3 組蛋白類(lèi)核結(jié)構(gòu)(H-NS) H-NS同源物轉(zhuǎn)錄抑制因子參與鮑曼不動(dòng)桿菌黏附和生物被膜形成，抑制鮑曼不動(dòng)桿菌黏附人體細(xì)胞和氣-液界面生物被膜形成，但不抑制黏附聚苯乙烯表面[41]。hns(A1S_0268)失活菌株具有較強(qiáng)黏附能力，增加細(xì)菌表面疏水性，介導(dǎo)生物被膜形成。

2.6 分泌系統(tǒng)與調(diào)控 分泌系統(tǒng)是革蘭陰性細(xì)菌一種復(fù)雜的膜結(jié)合結(jié)構(gòu)，專(zhuān)門(mén)分泌和運(yùn)送活性蛋白至細(xì)胞外或宿主細(xì)胞內(nèi)。鮑曼不動(dòng)桿菌中的分泌系統(tǒng)主要有T1SS、T2SS、T4SS、T5SS、T6SS和外膜囊泡等[42]。含T6SS菌株能形成生物被膜，增強(qiáng)鮑曼不動(dòng)桿菌對(duì)抗菌藥物耐受力。鮑曼不動(dòng)桿菌臨床菌株T6SS基因hcp陽(yáng)性菌株hcp表達(dá)量是鮑曼不動(dòng)桿菌19606的0.0008～1.5倍，hcp表達(dá)量19606株比無(wú)T6SS功能菌株高100倍[42]。hcp高表達(dá)菌株檢測(cè)出Hcp蛋白，具有活躍T6SS，而hcp低表達(dá)菌株未檢測(cè)出Hcp蛋白。T6SS陽(yáng)性與陰性菌株生物被膜量分別為(1.15±0.51)和(0.54±0.51)，hcp陽(yáng)性無(wú)活性菌株與陰性菌株生物被膜形成無(wú)差異[43]。鮑曼不動(dòng)桿菌T1SS增強(qiáng)鐵離子利用，降低鐵離子濃度；鐵離子在生物被膜形成早期起作用，低鐵離子濃度環(huán)境中鮑曼不動(dòng)桿菌460個(gè)基因表達(dá)上升[42]。T5SS是一種自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，ata編碼的不動(dòng)桿菌三聚自主轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Ata屬于該系統(tǒng)，促進(jìn)生物被膜形成和黏附。鮑曼不動(dòng)桿菌17978△ata菌株生物被膜形成明顯降低，臨床菌株均有不同Ata分泌水平[42]。以外膜蛋白為主的外膜囊泡也參與鮑曼不動(dòng)桿菌黏附宿主細(xì)胞。鮑曼不動(dòng)桿菌AbH12O-A2存在FhaB/FhaC雙伴侶分泌系統(tǒng)，參與黏附；FhaB是細(xì)胞外蛋白，由FhaC轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜表面[44]。

2.7 耐藥基因與調(diào)控blaPER-1基因編碼超廣譜β-內(nèi)酰胺酶(ESBLs)，介導(dǎo)對(duì)多種抗菌藥物耐藥。多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌臨床菌株形成生物被膜和黏附肺上皮細(xì)胞，使其在醫(yī)院環(huán)境中的長(zhǎng)期生存和傳播。blaPER-1表達(dá)與鮑曼不動(dòng)桿菌黏附肺上皮細(xì)胞、塑料表面及生物被膜形成呈正相關(guān)[45]。生物被膜形成與OXA-23、OXA-24、OXA-51和OXA-58等碳青霉烯類(lèi)耐藥基因也存在相關(guān)性，插入序列1、2、3和18等誘導(dǎo)OXA-23、OXA-51等表達(dá)升高[1]。整合子是鮑曼不動(dòng)桿菌耐藥原因之一，生物被膜細(xì)胞中Ⅰ類(lèi)整合子表達(dá)是浮游細(xì)胞的4倍，生物被膜細(xì)菌有活躍的基因捕獲和重組，該情況是否會(huì)對(duì)生物被膜形成產(chǎn)生影響仍需進(jìn)一步研究[46]。

2.8 生長(zhǎng)條件的影響 營(yíng)養(yǎng)成分、溫度、鹽濃度、光照和pH值等生長(zhǎng)條件和環(huán)境影響生物被膜形成。鮑曼不動(dòng)桿菌19606 BfmR突變株在LB肉湯培養(yǎng)基中不形成生物被膜，在Tris-M9基礎(chǔ)培養(yǎng)基中形成生物被膜[6]。葡萄糖和亞濃度亞胺培南可誘導(dǎo)、增強(qiáng)鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成，增加攝取、利用鐵離子[47]。5.0 g/L氯化鈉環(huán)境中形成生物被膜能力最強(qiáng)[48]。通過(guò)5株鮑曼不動(dòng)桿菌在三種缺鐵培養(yǎng)基中的不同生物被膜形成情況證實(shí)，生物被膜形成具有菌株差異和生長(zhǎng)條件依賴(lài)性[49]。鮑曼不動(dòng)桿菌在28℃時(shí)，生物被膜形成明顯強(qiáng)于37℃，蛋白質(zhì)組學(xué)分析28℃下629個(gè)蛋白中366個(gè)表達(dá)上升，263個(gè)表達(dá)下降，Csu表達(dá)升高[50]。

鮑曼不動(dòng)桿菌blsA基因編碼光受體蛋白BlsA，含BLUF結(jié)構(gòu)域和FAD光感受體，調(diào)控光照下細(xì)菌運(yùn)動(dòng)和生物被膜形成[51]。鮑曼不動(dòng)桿菌17978光照下僅形成少量生物被膜，黑暗下生物被膜形成增加4倍；blsA突變株黑暗和光照下均形成生物被膜[52]。鮑曼不動(dòng)桿菌還存在光調(diào)控I型菌毛PrpABCD[9]。

脂質(zhì)和碳水化合物是EPS重要組成成分，低濃度乙醇誘導(dǎo)OmpA的產(chǎn)生和脂質(zhì)大量合成，生物被膜碳水化合物含量增加。乙醇誘導(dǎo)塑料表面生物被膜形成比氣-液界面和無(wú)乙醇更強(qiáng)、更復(fù)雜。鮑曼不動(dòng)桿菌17978在含乙醇培養(yǎng)基上運(yùn)動(dòng)能力急劇下降，生物被膜形成率更高[53]。乙醇還誘導(dǎo)產(chǎn)生吲哚乙酸(IAA)等酸性物質(zhì)，降低培養(yǎng)基pH值，增加脂多糖和EPS形成。鮑曼不動(dòng)桿菌17978和臨床菌株在含乙醇培養(yǎng)基中，產(chǎn)生IAA比無(wú)乙醇中多[53]。生物被膜可抵抗外界氧化，烷基過(guò)氧化物還原酶C22亞基和過(guò)氧化氫代謝基因katE在生物被膜細(xì)胞中表達(dá)升高[30]。鮑曼不動(dòng)桿菌振蕩下生物被膜形成高于靜止[54]。

2.9 金屬離子與調(diào)控 鮑曼不動(dòng)桿菌的生理功能需要鐵、鋅、鈣、鎂、錳、銅等金屬離子作為輔助因子輔助完成。已證實(shí)鐵、鈣、鎂、錳、銅等金屬離子影響鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成[55]。高鐵濃度時(shí)細(xì)菌傾向于浮游生活；降低鐵濃度，細(xì)菌運(yùn)動(dòng)能力降低，增加黏附和生物被膜形成。鐵載體不動(dòng)桿菌肽保護(hù)鮑曼不動(dòng)桿菌在低鐵離子濃度下存活，部分合成和分泌該載體基因在低鐵離子濃度下表達(dá)上升，抑制生物被膜形成。鐵螯合劑2，2’-聯(lián)吡啶(DIP)或乙二胺二鄰羥基苯基乙酸(EDDHA)增加鮑曼不動(dòng)桿菌19606生物被膜形成[51]。鮑曼不動(dòng)桿菌17978在低鐵離子濃度下csuBCE表達(dá)下降，生物被膜形成減少[56]。FepA是鐵轉(zhuǎn)運(yùn)外膜受體，生物被膜細(xì)胞中的表達(dá)是浮游細(xì)胞的3.7倍[30]。鮑曼不動(dòng)桿菌存在鐵轉(zhuǎn)運(yùn)和作用的其他機(jī)制，目前并不清楚這些機(jī)制是否影響生物被膜形成[57]。鐵使adeA、adeB和adeC表達(dá)分別升高16、10、8倍，luxI/R表達(dá)升高4倍以上[51]。

鋅離子可抑制鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成，乳酸鋅干擾EPS形成，氟化亞錫(SnF2)減少生物被膜量，2 mmol/L乳酸鋅與2.5 mmol/L SnF2明顯減少鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成[58]。低濃度鈣離子減少黏附及生物被膜形成，高濃度鈣離子穩(wěn)定、促進(jìn)EPS及生物被膜形成，增加生物被膜結(jié)構(gòu)聚集和降低分解[6]。硫酸鈣聯(lián)合抗菌藥物明顯減少鮑曼不動(dòng)桿菌黏附和生物被膜形成[59]。鮑曼不動(dòng)桿菌維持銅離子平衡的TonB依賴(lài)銅離子受體失活菌株，生物被膜形成和黏附減少[35]。1.3 mg/L銅離子和0.1 mg/L銀離子可殺滅醫(yī)院供水系統(tǒng)中99.9%鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜[60]。金、鉑、硝酸鎵等金屬離子可導(dǎo)致生物被膜細(xì)菌死亡[61]。

2.10 表面性質(zhì)的影響 物體是生物被膜載體，表面粗糙程度影響細(xì)菌黏附。鮑曼不動(dòng)桿菌在不銹鋼、玻璃、橡膠、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等物體表面有不同生物被膜形成能力[19, 35]。聚丙烯離心管上形成生物被膜能力強(qiáng)于玻璃管，不銹鋼表面形成生物被膜能力比塑料表面強(qiáng)[54, 62]。掃描電鏡測(cè)定玻璃、橡膠、陶瓷、聚丙烯、不銹鋼和聚碳酸酯等表面生物被膜形成量分別為0.04、0.26、0.62、1.00、2.08和2.70 μm3/μm2，聚碳酸酯表面形成生物被膜能力強(qiáng)于其他材料[19]。

2.11 其他 tRNA尿苷5-羧甲基氨基甲基修飾酶葡萄糖抑制分裂蛋白A(GidA)，通過(guò)DNA修復(fù)或調(diào)控某些基因影響鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜穩(wěn)定性，但具體作用機(jī)制尚不清楚[39]。xth編碼外切脫氧核糖核酸酶Ⅲ，修復(fù)生物被膜內(nèi)氧化導(dǎo)致的DNA損傷[39]。小RNA(sRNA)影響鮑曼不動(dòng)桿菌生理過(guò)程，研究分離的255個(gè)sRNA中，9個(gè)在生物被膜細(xì)胞中表達(dá)，生物被膜細(xì)胞中sRNA 13573表達(dá)比浮游細(xì)胞高120倍，sRNA 13573參與生物膜形成和黏附肺上皮細(xì)胞A549[63]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

鮑曼不動(dòng)桿菌生物被膜形成過(guò)程是其自身保護(hù)過(guò)程，此復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程受多種因素影響和調(diào)控。眾多調(diào)控機(jī)制的存在，導(dǎo)致鮑曼不動(dòng)桿菌在臨床環(huán)境和患者身體各部位的定植，從而引起感染的反復(fù)發(fā)生。對(duì)生物被膜形成過(guò)程影響因素和調(diào)控機(jī)制的研究可以幫助發(fā)現(xiàn)新的作用靶點(diǎn)，尋找新的抗菌藥物治療鮑曼不動(dòng)桿菌感染。