細菌菌膜的結(jié)構(gòu)特征及其與細菌抗性的關(guān)系
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2019-02-26 10:03:57
菌膜的形成可以保護細胞使其免受外界環(huán)境的侵襲和損害，典型的菌膜結(jié)構(gòu)為蘑菇樣三維立體狀。單個或多個物種均可以形成菌膜，菌膜基質(zhì)中存在著各種通道，便于營養(yǎng)物質(zhì)的攝取和代謝產(chǎn)物的排出。在食品工業(yè)中面臨的最重要的一項難題便是如何消除菌膜的污染。目前，所用到的各種理化消毒措施并不能有效地殺滅菌膜狀態(tài)的細菌。菌膜狀態(tài)下的細菌抗消毒劑的能力比其游離狀態(tài)下高100～1000倍，這是由于菌膜具有一些特殊的特性。
1、菌膜的結(jié)構(gòu)限制了消毒劑、防腐劑和抗生素在胞外碳水化合物中的擴散。菌膜中的粘液層、囊狀層和EPS對消毒劑和防腐劑均可以到阻滯作用。腸桿菌科和鏈霉菌屬還可以形成淀粉類物質(zhì)，對消毒劑也有一定的抵抗能力。
2、菌膜內(nèi)部生理的多相性。菌膜內(nèi)部是一個多樣化的微環(huán)境，營養(yǎng)物、氧氣、生長因子和毒素等均表現(xiàn)出明顯的環(huán)境不均一性。菌膜內(nèi)部的細胞通常比菌膜外部的細胞生長更慢、粘著更牢。細菌還表現(xiàn)出遺傳異質(zhì)性，例如隨機的基因表達和突變、基因轉(zhuǎn)移和其它的遺傳變異來適應(yīng)局部的環(huán)境條件。菌膜內(nèi)部細胞的多相性非常有利于抵抗不利環(huán)境。
3、抗性基因的轉(zhuǎn)移。自然界中，質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、噬菌體和整合子可攜帶基因發(fā)生水平轉(zhuǎn)移來適應(yīng)逆境。菌膜中的基因轉(zhuǎn)移也很普遍，菌膜中的細胞彼此之間緊密附著在一起來適應(yīng)環(huán)境壓力，如果菌膜內(nèi)的細菌具有抗性基因，它也會將此基因傳給其它細菌導(dǎo)致抗性的增加。
4、對抗菌劑、消毒劑和防腐劑的交叉耐藥性。許多抗菌劑、消毒劑和防腐劑的作用模式是一樣的，一般它們會結(jié)合于微生物的特定位點，例如細胞壁、質(zhì)膜、核糖體、核酸、病毒胞膜和孢子皮層等，因為擁有共同的作用位點，所以細胞產(chǎn)生交叉抗性非常普遍。頻繁的使用殺菌劑會提高細菌的交叉耐藥性。
5、耐性細胞（Persister cells）的作用。耐性細胞是由一小部分游離或粘附的細胞組成，這些細胞和正常生長的細胞不同，它們可能隨機調(diào)節(jié)抗毒型系統(tǒng)或其他物質(zhì)的表達，與菌膜的表型改變和抗性增強密切相關(guān)。表型改變可以阻止殺菌劑的作用位點，使細胞抗性增強。EPS可以保護菌膜中的耐性細胞并進一步提高它們的抗性。