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        淺談畜禽養(yǎng)殖中細(xì)菌生物被膜的防治

        2022-11-07 15:48:01
        新農(nóng)業(yè) 2022年15期
        關(guān)鍵詞:耐藥生物系統(tǒng)

        趙 楠

        (義縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法隊(duì),遼寧 義縣 121100)

        1 細(xì)菌生物被膜

        細(xì)菌生物被膜(Biofilm,BF)是細(xì)菌黏附潮濕物體表面生活時(shí)所采取的一種生長方式。根據(jù)細(xì)菌位置的不同可具體分為游離菌、表層菌和里層菌等。BF最早由 Leeuwenhoek在1676年觀察牙斑致密物時(shí)發(fā)現(xiàn),直到1978年Costerton等進(jìn)一步定義和豐富了BF相關(guān)研究理論。研究表明,幾乎所有的細(xì)菌在一定條件下都可以形成生物被膜。在規(guī)?;竽琉B(yǎng)殖中,飲水管線、畜舍地面、料槽水槽及畜禽體表等部位是細(xì)菌形成生物被膜較多的地方,在日常用藥注射、手術(shù)等器具上也容易黏附細(xì)菌生物被膜,這給養(yǎng)殖場畜禽健康和減抗養(yǎng)殖帶來了巨大隱患,不僅嚴(yán)重影響畜禽生長發(fā)育和畜產(chǎn)品安全。

        微生物可在營養(yǎng)豐富或營養(yǎng)不良的環(huán)境中生存,并形成具有多細(xì)胞聚集物和細(xì)胞代謝物網(wǎng)絡(luò)的生物膜。為了相對穩(wěn)定生物膜的形成,微生物可自主產(chǎn)生由蛋白質(zhì)、碳水化合物和基因信息載體胞外DNA組成的細(xì)胞外基質(zhì),使細(xì)胞能夠很好地粘附于宿主和極端環(huán)境中,而且也有利于生存。現(xiàn)在隨著它們對宿主免疫系統(tǒng)影響和耐藥性的逐步增強(qiáng),生物被膜的研究和防治日益成為研究熱點(diǎn)。BF中的細(xì)菌對抗菌藥物高度耐藥并可逃避宿主的免疫作用,導(dǎo)致感染遷延不愈,被稱為BF相關(guān)感染。

        現(xiàn)有研究表明,形成BF主要分為四步。一是黏附,細(xì)菌首先黏附在宿主表面,然后眾多細(xì)菌聚集在一起,形成一層薄膜,也即早期的BF。但該階段其保護(hù)機(jī)制并不健全,薄膜易受外界物質(zhì)破壞,這也是大多數(shù)藥物作用與細(xì)菌BF的最佳時(shí)期。二是發(fā)展階段,該過程細(xì)菌大量分泌胞外多糖(PIA),從而加固細(xì)菌BF的厚度及硬度,對外部侵入具有較強(qiáng)的保護(hù)作用。三是成熟階段,大量細(xì)菌黏附在一起,達(dá)到一定程度,就形成了成熟的BF,此時(shí)BF所包裹的菌團(tuán)與其他菌團(tuán)間形成一個(gè)通道,經(jīng)由通道可以給菌團(tuán)輸送各種營養(yǎng)物質(zhì)及排出各種廢棄物質(zhì)。四是脫落階段,BF成熟一定時(shí)間后,部分細(xì)菌會從菌團(tuán)當(dāng)中游離出來,參與到下一個(gè)BF形成的循環(huán)過程中去。

        2 BF的主要耐藥機(jī)制

        2.1 屏障作用

        由于細(xì)菌表面沒有什么膜狀物保護(hù),所以藥物作用時(shí),較易直接殺死。在大量細(xì)菌黏附宿主后,逐漸形成BF,在被膜包裹下,阻隔了抗菌藥物與BF內(nèi)細(xì)菌的接觸,藥物很難進(jìn)入BF內(nèi)部,從而起到屏障作用,達(dá)到耐藥的效果。所以屏障作用并不是真正的抑制藥物的抗菌作用,只是形成一層屏障,一旦屏障被消除,藥物可以作用于細(xì)菌,同樣能達(dá)到抑菌效果。

        2.2 外界環(huán)境

        細(xì)菌BF能夠形成,跟菌團(tuán)所處的外界環(huán)境息息相關(guān),在營養(yǎng)物質(zhì)充足、生長空間允許、外界溫度和pH等均適合的狀態(tài)下,菌團(tuán)能夠生長良好,一旦有變化,就會導(dǎo)致菌團(tuán)生長及生理狀態(tài)發(fā)生變化,從而使得菌團(tuán)無法良好的在胞外多糖“保護(hù)膜”下達(dá)到抑菌。研究表明,鎂的缺乏使得銅綠假單胞菌對氨基苷類抗生素、乙二胺四乙酸、多黏菌素B的抗藥性顯著提高。

        2.3 密度感應(yīng)系統(tǒng)(QS系統(tǒng))

        目前認(rèn)為,QS系統(tǒng)就是細(xì)菌BF一個(gè)重要的耐藥因素,QS系統(tǒng)是指細(xì)菌根據(jù)群體密度的大小利用信號分子進(jìn)行信息交流,并調(diào)控特定基因的表達(dá)使群體行為協(xié)調(diào)。細(xì)菌在形成BF之前需要粘附,而QS系統(tǒng)就是促使細(xì)菌本身分泌一定的信號分子,然后信號分子促使細(xì)菌黏附,聚集,并大量分泌胞外多糖,從而細(xì)菌表面形成BF,達(dá)到抑菌的效果。但是細(xì)菌也不是盲目的擴(kuò)增,QS系統(tǒng)同樣在BF形成以后,信號分子就會與某些特定的受體結(jié)合,激發(fā)特定的基因表達(dá),使得整個(gè)BF系統(tǒng)達(dá)到平衡。因此,破壞QS系統(tǒng)的表達(dá)對于抑制細(xì)菌BF的形成具有重要的意義。

        3 BF的防治

        養(yǎng)重于防、防重于治的養(yǎng)殖理念已經(jīng)逐步深入人心。在規(guī)?;F(xiàn)代養(yǎng)殖中,抑制預(yù)防BF的形成尤為關(guān)鍵。對于已經(jīng)形成的BF,可以利用抗BF藥物進(jìn)行抑制或殺滅。在日本等國家,大環(huán)內(nèi)酯類抗生素已廣泛應(yīng)用于BF相關(guān)感染。大環(huán)內(nèi)酯可以通過抑制甘露糖-6-磷酸合成過程中的GMD來干擾海藻酸鹽的合成,也可以抑制細(xì)菌信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)QS系統(tǒng),從而影響B(tài)F形成。在我國,過去養(yǎng)殖場多使用抗生素、燒堿等加以簡單防治,但伴隨著細(xì)菌耐藥性的提高和環(huán)境保護(hù)的要求,近年來,利用中獸藥開發(fā)抗菌劑的研究成為獸用抗菌藥減量化使用背景下的研究熱點(diǎn)。中獸藥廉價(jià)且副作用較小,易獲取。研究表明,甘草查耳酮A作用于細(xì)菌BF后,細(xì)菌BF基因的表達(dá)水平有顯著性的變化。蒲公英水提物具有良好地抑菌和殺菌效果,可以通過影響eDNA釋放量而達(dá)到抑制細(xì)菌BF形成的作用。此外,左氧氟沙星+維生素C能夠顯著抑制病原菌初始BF和成熟BF的形成。還有研究顯示,左氧氟沙星聯(lián)合黏菌素(colistin)對多重耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌BF具有一定作用。噬菌體、藻酸鹽等治療方法在一些臨床手術(shù)預(yù)后治療中也有使用。

        在豬場養(yǎng)殖中,為了預(yù)防仔豬斷奶后的容易發(fā)生的藍(lán)耳病、鏈球菌病、副豬嗜血桿菌病等,我們通常會將替米考星預(yù)混劑與復(fù)方阿莫西林粉共同使用,臨床上具有不錯(cuò)的使用效果。但也有人認(rèn)為,兩種藥物間存在有拮抗作用從而降低療效。事實(shí)上,由于復(fù)方阿莫西林粉無法通過細(xì)菌BF與其中的細(xì)菌胞壁結(jié)合。而替米考星預(yù)混劑可在BF上打孔,而利于復(fù)方阿莫西林粉通過孔穴進(jìn)入菌膜內(nèi)層,起到殺菌作用。故而二者具有較好的協(xié)同作用。

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