葉思齊，朱佳文，蘇志鵬，鄭云龍，賈德凱，曹雨辰

（1.西南大學動物醫(yī)學院，重慶 400700；2.成都市農林科學院畜牧研究所，成都 四川 611130；3.四川德康農牧食品集團股份有限公司，成都 四川 610200）

0 引言

豬鏈球菌（SS）是重要的病原菌，引起動物的關節(jié)炎、腦膜炎、支氣管肺炎、敗血病和心內膜炎等多種疾病。在自然界中，任何細菌在成熟條件下均可形成生物被膜。生物被膜是細菌粘附于惰性或活體介質表面，分泌多糖基質、纖維蛋白、脂質蛋白等并將其自身包繞其中而形成的大量細菌聚集膜樣物，具有極強的免疫逃避性和耐藥性。細菌通過形成生物被膜造成臨床慢性感染和持續(xù)性感染，抵抗宿主先天性和特異性免疫系統的清除，幫助自身抵抗抗生素，同時交換細菌間的遺傳物質，從而促進自身的生長和繁殖[1]。

1 調控系統

1.1 QS調控系統

目前，LuxS/AI-2型群體感應（QS）系統是公認的調控SS生物被膜形成和功能的研究熱點之一。QS是細菌通過分泌可溶性信號分子監(jiān)測細菌群體密度并協調菌群生物功能的信息交流機制，對細菌生物被膜的形成和成熟具有重要調控作用。研究表明，luxS的缺失或過表達均會影響生物被膜的形成，可能是由于luxS的表達會影響AI-2的產生，間接影響生物被膜的形成。此外，基因pfs也會參與AI-2的產生和生物被膜的形成[2-3]。

1.2 CiaRH間接調控系統

CiaRH是SS2中一對重要的雙組份調控系統，有學者通過CiaRH的表達譜芯片篩選出與可能生物被膜相關基因SSU05_2036和SSU05_2039，并通過EMSA和熒光定量驗證CiaR蛋白能調控這2個基因。同時，缺失SSU05_2036和SSU05_2039后發(fā)現SS生物被膜的形成量增多。說明CiaRH能間接調控生物被膜的形成。

2 形成因素

2.1 抗生素

亞-MIC的大環(huán)內酯類藥物（紅霉素、阿奇霉素、泰樂菌素）對體外獲取的SS生物被膜抑制作用明顯，并通過蛋白質組學iTRAQ技術和Real time RT-PCR發(fā)現QS系統相關基因comAB表達下降，說明大環(huán)內酯類藥物可通過調控SS的QS系統組成成分的表達影響生物被膜的形成。

有文章報道，缺失luxS的SS菌株比野生株對FQs的敏感度高。當細菌生長有亞濃度抗生素存在的情況下，ΔluxS的生長速率和生物被膜形成能力降低，說明SS通過LuxS/AI-2感應系統調節(jié)信號通路參與FQ的耐受性。高效液相色譜（HPLC）分析顯示恩諾沙星在ΔluxS細胞體內積累明顯增加，但是在外源AI-2存在的情況下這種增加現象并不明顯。另外，ΔluxS缺失株中satA和satB的表達下降，而外源AI-2的加入可逆轉基因表達的下調。說明SS可通過調控外排泵SatAB參與FQ的敏感性。

2.2 蛋白質類

目前，噬菌體及其相關酶如裂解酶、多糖解聚酶等被認為是控制生物被膜的有效方法。裂解酶LySMP是有SS裂解性噬菌體釋放的破壞SS細胞壁的裂解酶，可在12 h內幾乎殺滅所有的SS2-4和SS2-H被膜菌，并清除80%以上的生物被膜。但由于LySMP活性單位尚未標準化且活性不穩(wěn)定，所以量效關系還需進一步研究。鳥氨酸氨甲酰轉移酶（OCT）是一種與SS生物被膜有關的具有較強免疫原性蛋白，是構成精氨酸脫氫酶脫氫酶系統中不可缺少的一種酶，可介導細菌的免疫逃避。有學者發(fā)現OCT蛋白可提高SS形成生物被膜的能力并且具有降低粘附PK-15細胞的作用。改造過的抗菌肽Temprine-La（FS）可顯著降低SS生物被膜的代謝活性，抑制被膜菌的粘附作用，阻斷胞外多糖的合成與分泌抑制SS生物被膜的形成，并且使luxS表達降低。

2.3 中草藥類

穿心蓮內酯（AG）是一種二萜內酯類化合物，是穿心蓮中的活性物質之一，具有類似抗生素的作用。有學者將其作用于SS生物被膜發(fā)現AG具有抑制SS生物被膜的能力，且劑量越高，抑制能力越強。同時，AG能使luxS基因表達下調并對AI-2活性有抑制作用，說明AG可能通過調控SS的QS系統組成成分的表達影響生物被膜的形成。黃連含有多種生物堿，含量高低依次為小檗堿（黃連素）、黃連堿、藥根堿、甲基黃連堿等。劉冰等人發(fā)現黃連水提物及單體鹽酸小檗堿、鹽酸巴馬汀和鹽酸藥根堿對SS的生物被膜形成有干預作用，而且LuxS/AI-2蛋白的mRNA表達量均出現下調，說明黃連可通過調控SS的QS系統組成成分的表達影響生物被膜的形成。有學者發(fā)現大黃、黃連、丁香葉、金銀花、黃芩、黃柏、穿心蓮、魚腥草的水提物均對SS生物被膜的形成有干預作用，而且大黃素影響LuxS/AI-2信號分子mRNA的表達，干預效果和大黃素濃度呈正比。另外，丁香葉水提物中的蘆丁是一種黃酮類化合物，在1/2MIC和1/4MIC時可有效抑制SS生物被膜的形成。有學者也發(fā)現丁香葉、大黃和黃連水提物對生物被膜中的SS具有很好的殺滅作用。蒲公英是一種常見的清熱解毒的重要，其水提物可對SS的生物被膜形成進行干擾并降低生物被膜中細菌的數量。

3 防控技術

3.1 選擇能抑制生物被膜形成的介質

一些有機物或重金屬離子包被到生物材料可抑制生物被膜的形成，如表面鍍銀的人工心臟瓣膜和導尿管可抑制大腸桿菌、金黃色葡萄、銅綠假單胞菌等致病菌生物被膜的形成。

3.2 使用能降解生物被膜成分的蛋白酶

尿激酶或蚓激酶可使細菌的生物被膜多糖蛋白復合物降解。噬菌體及其編碼的裂解酶對細菌的生物被膜也有降解作用。

3.3 使用抑制生物被膜的藥物

氨基糖苷類、β-內酰胺類、氟喹諾酮類、大環(huán)內酯類等抗生素均對細菌的生物被膜有抑制作用，但長期使用抗生素會讓細菌產生耐藥性。而使用中草藥類藥物可能會更有前景，穿心蓮內酯、大黃提取物、魚腥草等中藥具有干擾細菌生物被膜形成的能力。

3.4 干擾細菌生物被膜的QS調控系統

研究表明缺乏QS系統的銅綠假單胞菌形成生物被膜厚度減少，對卡那霉素的敏感性也明顯增加。海洋紅藻能產生鹵代呋喃酮，可共價修飾和滅活QS系統里的luxS活性，誘導AI-2的產生，抵抗細菌在其表面上定植。

4 結束語

生物被膜為細菌提供了保護屏障，使細菌抵抗外界的清除，提高對藥物的耐受，并且促進自身的定植與繁育。而關于豬鏈球菌生物被膜的形成能力可能與細菌毒力是否有關存在爭議。對豬鏈球菌生物被膜形成機制的研究尚處于起步階段，但已有眾多關于生物被膜形成機制、耐藥機制的文章發(fā)布，為豬鏈球菌的預防與治療提供了支持。細菌生物被膜是導致細菌多藥耐藥性增強、毒力增加和慢性感染的主要原因之一。深入了解和掌握豬鏈球菌生物被膜的調控系統、影響因子和目前防控細菌控生物被膜形成的技術對于預防和治療豬鏈球菌病有著重要意義。干預SS生物被膜的形成有可能成為未來研發(fā)抗致病菌藥物的重要策略。LuxS在革蘭氏陽性菌中非常保守，可能會成為未來抗菌藥物重要的新靶標之一。