摘 要： 細(xì)菌的生物被膜是指菌體嵌入自身產(chǎn)生的保護(hù)性基質(zhì)中所形成的細(xì)菌聚集體?；谏锉荒さ纳娣绞接兄谖⑸锏钟鶛C(jī)體的免疫反應(yīng)和藥物作用等外部威脅，因此，細(xì)菌的生物被膜會加重感染，并導(dǎo)致嚴(yán)重的動物疾病。生物被膜在動物病原菌的致病機(jī)理中發(fā)揮著誘導(dǎo)、調(diào)節(jié)局部炎癥反應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)侵襲等作用，其物理屏障作用可為病原體提供保護(hù)，影響治療效果，并增加慢性感染和亞臨床感染的風(fēng)險。飼養(yǎng)動物、野生動物和伴侶動物等均可被細(xì)菌及其生物被膜感染，文章綜述了細(xì)菌生物被膜在動物心血管、中樞神經(jīng)、消化、生殖、呼吸、泌尿和皮膚等系統(tǒng)感染致病機(jī)理中的作用，以期為細(xì)菌生物被膜感染的準(zhǔn)確檢測和有效治療提供參考。

關(guān)鍵詞： 生物被膜；細(xì)菌；動物；慢性感染

中圖分類號： S852.61"" ""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號： 0366-6964（2025）01-0107-08

收稿日期：2024-03-06

基金項目：黑龍江省省屬科研院所科研業(yè)務(wù)經(jīng)費項目（CZKYF2024-1-C016）;黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新跨越工程項目（CX23TS21）；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院自擬課題（ZNKT-202212；ZNKT-2022-ZD03）；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院級課題（CX23YQ26）

作者簡介：張 蕾（1990-），女，河北故城人，助理研究員，碩士生，主要從事預(yù)防獸醫(yī)學(xué)研究，E-mail： parsleyican@163.com

*通信作者：黃宣凱，主要從事動物遺傳育種研究，E-mail： 11661890@qq.com

The Role of Biofilms in the Pathogenesis of Animal Bacterial Infections

ZHANG" Lei， CHEN" Liang， FENG" Wanyu， LAN" Shijie， MIAO" Yan，

TIAN" Qiufeng， BAI" Changsheng， ZHANG" Bei， DONG" Jiaqiang， JIANG" Botao， WANG" Hongbao， SHI

Tongrui， HUANG" Xuankai*

（Branch of Animal Husbandry and Veterinary， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Qiqihar 161000，" China）

Abstract： "Bacteria biofilm refers to the bacterial aggregates formed by embedding the bacterial into the protective matrix which self produces. The survival mode based on biofilms helps microorganisms resist external threats such as immune system and drug treatments. Therefore， biofilms of bacterial organisms can exacerbate bacterial infections and lead to serious animal diseases. Biofilm plays a role in the pathogenesis of animal pathogens， including inducing and regulating local inflammatory responses and promoting intracellular invasion. The physical barrier function can provide protection for pathogens， reduce the treatment effectiveness， and increase the risk of chronic and subclinical infections. Bacteria and their biofilms can infect husbandry animals， wild animals， and companion animals. The review shows the role of biofilms in the pathogenesis of bacterial infections in animal cardiovascular， central nervous， digestive， reproductive， respiratory， urinary， and skin systems， aiming to provide reference for accurate detection and effective treatment of animal bacterial biofilms.

Key words： biofilm; bacterial; animals; chronic infection

*Corresponding author：" HUANG Xuankai， E-mail： 11661890@qq.com

生物被膜（biofilm，BF）是許多病原微生物和環(huán)境微生物在惰性無生命或生物基質(zhì)上以多細(xì)胞聚集體形式增殖的一種生存方式。20世紀(jì)70年代，BF在銅綠假單胞菌對人類肺部的慢性感染中首次被發(fā)現(xiàn)，并推斷其是導(dǎo)致慢性感染的原因之一^［1］。大多數(shù)細(xì)菌都能形成BF，因BF的產(chǎn)生能夠影響人體諸多器官和系統(tǒng)，其與人類疾病的關(guān)系備受重視，相比之下，對動物體內(nèi)細(xì)菌BF感染的研究還不夠深入^［2］。20世紀(jì)80年代以來，對家畜與BF相關(guān)的感染研究主要集中在導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失的疾病，如乳腺炎、子宮內(nèi)膜炎和呼吸道感染。在動物傳染疫病中，多數(shù)傳染病是人畜共患病，尤其一些無癥狀的動物可能作為傳染源，嚴(yán)重威脅著人類健康和生物安全^［3］。本文旨在闡述在動物機(jī)體各生理系統(tǒng)中所發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌BF感染情況，以及BF在細(xì)菌感染致病的機(jī)理中發(fā)揮的作用。

1 生物被膜的形成及其耐受性

BF是細(xì)菌常見的生存方式，既可以存在于自然環(huán)境中，也可以存在于感染組織內(nèi)。在BF中，細(xì)菌形成聚集體并嵌入自身產(chǎn)生的保護(hù)性基質(zhì)中，這種基質(zhì)由eDNA、多糖（如海藻酸鹽）和蛋白質(zhì)（如纖維蛋白）等物質(zhì)組成^［4］。在被膜中，細(xì)菌通過群體感應(yīng)（quorum sensing，QS）信號分子進(jìn)行交流，以及調(diào)節(jié)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成。許多常見的病原菌都能以BF的形式存在于動物體內(nèi)，與細(xì)菌BF感染相關(guān)的典型動物疾病包括：肺炎（溶血鏈球菌、多殺性巴氏桿菌）、腸炎（大腸桿菌、沙門菌）、肝膿腫（壞死梭桿菌）、乳腺炎（無乳鏈球菌、金黃色葡萄球菌）、淋巴結(jié)炎（假結(jié)核棒狀桿菌、鏈球菌）和傷口感染（金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌）^［5］。BF相關(guān)感染給畜牧生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，如，由產(chǎn)生BF的金黃色葡萄球菌和鏈球菌引起的慢性乳腺炎，幾乎是無法用普通抗生素治愈的，并且BF細(xì)菌多是潛在的人畜共患病病原體，也威脅著人類健康和生物安全。

因感染程度、宿主免疫防御能力以及基質(zhì)保護(hù)作用等因素的影響，BF中的細(xì)菌更容易躲避機(jī)體免疫系統(tǒng)，從而促使慢性感染和亞臨床感染發(fā)生^［6］。即使先天免疫反應(yīng)已被激活，BF的存在也可能使細(xì)菌增殖。當(dāng)通過激活適應(yīng)性免疫系統(tǒng)進(jìn)一步增強(qiáng)宿主反應(yīng)時，BF甚至仍然可以保護(hù)嵌入的細(xì)菌。適應(yīng)性免疫系統(tǒng)影響IgG和促炎細(xì)胞因子的成熟和釋放，從而引發(fā)長期炎癥，最終可導(dǎo)致組織損傷和壞死。胞外聚合物（EPS）可通過兩種方式引起免疫逃逸，分別是屏蔽細(xì)菌表面的病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）和機(jī)械保護(hù)作用^［7］。細(xì)菌BF對常用獸藥具有高度耐藥性，且比浮游細(xì)菌高10倍～1 000倍，BF的三維結(jié)構(gòu)可作為天然屏障，降低其對藥物的敏感性。BF的耐藥機(jī)制包括相關(guān)基因突變、水平基因轉(zhuǎn)移、外排泵、細(xì)胞通透性降低以及藥物中和蛋白等。此外，BF中的持久性細(xì)胞可以在免疫防御系統(tǒng)和抗生素的作用下存活。缺氧、營養(yǎng)匱乏、抗生素修飾酶和氧化應(yīng)激也能夠增強(qiáng)BF中細(xì)菌的抗生素耐藥性^［8］。耐受性和個體間抗性基因的傳遞使它們比浮游細(xì)菌更難被處理，這不僅阻礙了抗菌藥治療效果，還破壞了機(jī)體免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致BF相關(guān)的感染通常是慢性、持續(xù)性的?？傊⑸顱F對宿主免疫系統(tǒng)成分和抗生素的耐受性是其感染的主要原因，并可能是細(xì)菌引起的慢性感染疾病發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵因素^［7］。

2 生物被膜在動物細(xì)菌病致病機(jī)理中的作用

2.1 心血管系統(tǒng)感染

心肌是心臟的肌肉層，由心肌細(xì)胞組成。心肌炎常累及左心室乳頭肌，表現(xiàn)為其表面的心內(nèi)膜變紫^［9］。雖然有關(guān)動物心肌炎的研究仍較少，但已有研究表明，心肌的毛細(xì)血管和靜脈中有BF樣的細(xì)菌聚集體出現(xiàn)^［10］。睡眠嗜組織菌（Histophilus somni，H.somni）是不運動、兼性厭氧的革蘭陰性菌，也是感染和引發(fā)牛心肌炎的最常見致病菌，可導(dǎo)致牛猝死。H. somni BF常存在于病牛的心臟組織中^［10-11］，并在犢牛心肌炎以及牛呼吸道疾病綜合癥（BRDC）的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。Sandal等^［11］以H. somni感染四頭雄性犢牛，發(fā)病死亡犢牛剖檢可見不同程度的心肌壞死，病理學(xué)變化顯示為化膿性心肌炎。通過多種顯微鏡（透射電子顯微鏡、免疫電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和熒光原位雜交）與染色相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)組織樣本中存在大量的BF基質(zhì)，推測心肌中的厭氧環(huán)境有利于BF的形成^［11］。H. somni在抗原期的毒力因子之一是存在于脂寡糖（LOS）上的磷酰膽堿（ChoP），ChoP可能會降低宿主的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)BF的形成，并且，脂寡糖組成和結(jié)構(gòu)的變化也可能導(dǎo)致其抗原性的改變，如ChoP的替換^［12］。

2.2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染

無乳鏈球菌（又稱B族鏈球菌，GBS）最早被報道能引起奶牛乳腺炎，并且能無癥狀存活于人類的上呼吸道、消化道和泌尿生殖道，是新生兒肺炎、菌血癥和腦膜炎的主要病因^［13］。GBS可感染多種魚，魚類 GBS（PiGBS）能穿透腸黏膜，經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入大腦，引起慢性腦膜腦炎^［14］，Isiaku等^［15］給紅色雜交羅非魚口服PiGBS，試驗組魚出現(xiàn)了急性臨床癥狀，9 d內(nèi)試驗組20%的魚死亡，17%的魚出現(xiàn)嚴(yán)重病變，53%的魚最終轉(zhuǎn)為慢性亞臨床感染狀態(tài)。過碘酸-雪夫染色（Periodic Acid-Schiff staining，PAS）染色、熒光原位雜交和激光共聚焦掃描顯微鏡試驗顯示，羅非魚腦膜表面存在PiGBS聚合體形式的BF和胞外聚合物基質(zhì)，其中可見大量PAS染色的胞外多糖。研究證明了PiGBS BF的形成不僅有利于菌體持續(xù)存在，還與魚類的慢性亞臨床型腦膜腦炎有關(guān)。感染過程中，有核紅細(xì)胞可能通過特洛伊木馬機(jī)制導(dǎo)致肉芽腫性炎癥，這有利于病原入侵大腦，并且腦部的炎癥反應(yīng)及抗生素治療無法清除這些存活的PiGBS^［15］。Patras等^［16］報道BF調(diào)節(jié)蛋白a（BrpA）作為一種重要的毒力調(diào)節(jié)因子，其缺失影響了GBS的定植和在疾病中的作用，導(dǎo)致嚴(yán)重的BF缺陷和耐酸能力下降，BrpA缺失菌株刺激了中性粒細(xì)胞活性氧的增加，且更容易被人和鼠的中性粒細(xì)胞殺死。

2.3 消化系統(tǒng)感染

胃腸道中存在龐大的微生物群（浮游菌、BF駐留菌和BF分散菌）和天然的多微生物BF，當(dāng)被膜中的細(xì)菌、基質(zhì)成分、代謝物等發(fā)生異常時，便可能感染宿主并致病^［17］。幽門螺旋桿菌的BF存在于陽性患者和感染小鼠模型中，編碼鞭毛蛋白（jhp_1117）、α-（ 3）-酰基轉(zhuǎn)移酶（fucT）、外膜蛋白OMP（homD）和細(xì)胞毒相關(guān)基因致病性島蛋白CagA（cag PAI）的四個功能基因與其BF形成有關(guān)，cag PAI還影響著發(fā)病機(jī)制，因為含有cag PAI的菌株感染后，通常會提高患胃癌的風(fēng)險^［18］。Miller等^［19］通過給小鼠接種鼠傷寒沙門菌（Salmonella Typhimurium，STM）熒光素酶報告菌株和檢測編碼其BF形成主要調(diào)節(jié)因子的csgD基因，證明STM可在感染小鼠的腸道形成BF，并推測在其他動物中也可能如此，但被膜與宿主機(jī)體和疾病發(fā)展的關(guān)系尚不清楚。沙門菌淀粉樣蛋白Curli（curli fimbriae）是其BF重要組分之一，也是感染后誘發(fā)炎癥和自身免疫反應(yīng)的主要因素。給小鼠口服不含有Curli的STM接種物，在4～6 d后，對盲腸和結(jié)腸中密集成簇的沙門菌群落進(jìn)行免疫組織化學(xué)試驗，結(jié)果表明這些STM產(chǎn)生較多Curli，而小腸中分散的STM和對照組小鼠的結(jié)腸中均顯示無Curli產(chǎn)生，說明BF中的STM能在宿主體內(nèi)產(chǎn)生Curli，因而具有更強(qiáng)的致病性。

2.4 呼吸系統(tǒng)感染

2.4.1 牛呼吸道疾病綜合征（BRDC）

BRDC是一種常見的多微生物感染疾病，主要病原除了H.somni、多殺性巴氏桿菌（Pasteurella multocida，P.multocida）和溶血曼氏菌外，還有牛支原體和幾種病毒。Sandal等^［11］以H. somni經(jīng)呼吸道感染4頭犢牛，試驗牛均出現(xiàn)了發(fā)燒、呼吸道癥狀、呼吸頻率和心率加快等癥狀。并且，試驗牛的鼻拭子和氣管沖洗液樣本中均檢測到H. somni，其中3頭牛還檢測到P.multocida。剖檢安樂死犢牛，可見化膿性支氣管肺炎，經(jīng)透射電子顯微鏡、免疫電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和熒光原位雜交試驗檢測，證明肺部存在H. somni BF。研究報道，H. somni 2336株產(chǎn)生了BF表達(dá)差異的突變體，6個不易形成BF的突變體，均是由于在編碼絲狀血凝素（FHA）同源物的基因中插入了一個片段，研究者推測這影響了H. somni的附著。H. somni不僅能夠在天然宿主中形成BF，它的BF還可能攜帶呼吸道疾病的其他病原體，BF的產(chǎn)生是該病發(fā)病機(jī)制的一部分，影響B(tài)F形成的基因可以通過轉(zhuǎn)座子突變來鑒定^［11］。P. multocida在犢牛中的傳播率較高，與H. somni一樣，普遍存在于BRDC動物的肺部，且致病后主要是以BF的形式存在。P. multocida在BF內(nèi)生長引起的炎癥較少，但可導(dǎo)致BRDC期間的慢性感染，它還能利用H. somni BF在宿主體內(nèi)持續(xù)存在。對禽霍亂慢性感染的雞肺組織中的BF研究表明，特異性抗體對此類感染發(fā)揮的作用較小^［20］。

2.4.2 豬流行性肺炎

豬流行性肺炎是一種全球傳播的疾病，由豬肺炎支原體（Mycoplasma hyopneumoniae，Mhp）引起，繼發(fā)感染和應(yīng)激因素可導(dǎo)致其惡化。Mhp附著于呼吸道纖毛上皮細(xì)胞上，可導(dǎo)致上皮細(xì)胞壞死和纖毛脫落。對病豬上皮細(xì)胞上的病原觀察顯示，它們被一層較厚的深色莢膜物質(zhì)包裹，并且，Mhp表面有很多纖維，這也有利于彼此相互連接和附著于細(xì)胞表面^［21-22］。對人工和自然感染Mhp豬的氣管切片進(jìn)行檢測，可見Mhp位于上皮細(xì)胞纖毛邊緣，從慢性感染的豬的樣本可觀察到BF樣的染色聚集體。人工感染6周后，在PK-15上皮細(xì)胞上形成了較大的BF（直徑100～150 μm），并且，排出體外的豬腎上皮細(xì)胞上也存在Mhp BF^［23］。與其他致病菌相似，Mhp的抗生素耐受性隨著BF的發(fā)育和老化而增強(qiáng)，研究還發(fā)現(xiàn)，Mhp的BF形成能力與毒力呈顯著正相關(guān)^［24］。

2.4.3 豬胸膜肺炎

豬胸膜肺炎由胸膜肺炎放線桿菌（Actinobacillus pleuropneumoniae，APP）引起，傳染性強(qiáng)，發(fā)病率和死亡率高，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。Tremblay等^［25］從豬急性胸膜肺炎病豬肺臟中分離到血清7型和5型APP，病死豬的肺組織有多發(fā)性凝固性壞死灶，顯微鏡可見G-小桿菌的微菌落。另外，以種屬特異性核酸探針進(jìn)行熒光原位雜交試驗，在病豬肺部檢測到以聚集體（30～45 μm）形式生長的細(xì)菌，經(jīng)熒光染色檢測到了APP的BF基質(zhì)的已知成分——聚乙酰氨基葡萄糖。與浮游菌相比，接觸BF形式APP的豬肺泡巨噬細(xì)胞中的促炎基因下調(diào)，且外周血單核細(xì)胞的增殖減少，即細(xì)胞的免疫反應(yīng)較弱，這可能是BF中APP脂質(zhì)發(fā)生改變造成的。APP能夠與豬鏈球菌、P.multocida等其他病原體形成彼此互利的混合BF，此外，BF結(jié)構(gòu)也可能有利于其他微生物，如豬繁殖與呼吸綜合征病毒和2型豬圓環(huán)病毒可在APP的BF中存活數(shù)天^［26］。

2.4.4 支氣管敗血波氏桿菌感染

支氣管敗血波氏桿菌（Bordetella bronchiseptica，Bb）感染能引起很多哺乳動物的呼吸道疾病，如豬的傳染性萎縮性鼻炎以及狗、貓的高度傳染性支氣管炎。無癥狀動物上呼吸道中存在BF形式的定植菌，排出體外可感染易感個體。Sloan等^［27］通過激光共聚焦掃描顯微鏡觀察到了感染小鼠的鼻中隔上的病原及其BF的基質(zhì)成分Bps多糖，通過掃描電子顯微鏡觀察到纖毛上皮細(xì)胞上的BF樣細(xì)菌群落，證明了試驗小鼠體內(nèi)存在Bb的BF。此外，通過對Bps基因敲除菌的研究發(fā)現(xiàn)，Bps多糖是Bb能在呼吸道中長期存活所必須的，這表明BF結(jié)構(gòu)有助于Bb在宿主體內(nèi)生存和感染^［27］。對Bb突變后的BF研究表明，Bps、絲狀血凝素和腺苷酸環(huán)化酶毒素3種毒力因子在基質(zhì)產(chǎn)生、細(xì)胞簇形成和BF成熟方面具有促進(jìn)作用^［28］。

2.5 生殖系統(tǒng)感染

2.5.1 子宮內(nèi)膜炎

產(chǎn)后子宮內(nèi)膜炎是奶牛繁殖力下降的主要原因之一。元基因組分析表明，患臨床子宮內(nèi)膜炎的奶牛子宮微生物群中，不僅梭桿菌豐度增加，而且還出現(xiàn)了少見的化膿隱秘桿菌（Trueperella pyogenes，T.pyogenes）和嗜胨菌屬（Peptoniphilus）^［29］。Ahmadi 等^［30］分析了20頭重復(fù)配種而不受孕、無明顯癥狀的奶牛的分泌物樣本，經(jīng)處理和PAS染色后，在12個樣本中觀察到了紅色的BF，并從8頭牛中分離到細(xì)菌^［30］。T. pyogenes是引起子宮內(nèi)膜炎的常見菌，它具有多種黏附機(jī)制，如細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合蛋白和菌毛，主要毒力因子pyolisin的表達(dá)也能促進(jìn)BF的形成。盡管研究表明T. pyogenes在BF中存活時可能具有更強(qiáng)的致病性，但其BF與子宮內(nèi)膜炎發(fā)病機(jī)制的直接關(guān)系尚不清楚^［31］。T.pyogenes菌毛有助于在感染中黏附宿主細(xì)胞，Liu等^［32］基于研究推測，菌毛基因FimA的低表達(dá)會限制其他菌毛的形成，而FimA的表達(dá)上調(diào)則可能與T. pyogenes的致病性有關(guān)。母馬子宮內(nèi)膜炎可由配種后精子、炎性滲出物和殘留菌引起，馬鏈球菌獸疫亞種、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，PA）是常見的病原菌。Ferris等^［33］從人工感染PA后發(fā)生水腫和炎癥的子宮內(nèi)膜表面，檢測到一種發(fā)光的強(qiáng)黏附性物質(zhì)，即BF。李琴等^［34］報道PA的鞭毛相關(guān)fliI基因的缺失雖然對鞭毛形成沒有影響，但可導(dǎo)致BF形成受抑制和運動能力減弱，因此可能使其致病性降低。PA BF的致病性機(jī)制非常復(fù)雜，包括其本身的毒力特性和BF的群體感應(yīng)特性等。BF有多種生物學(xué)功能，不僅能促進(jìn)遺傳物質(zhì)的交換，還能保護(hù)細(xì)菌免受多種不利條件的危害，如被吞噬細(xì)胞吞噬^［35］。

2.5.2 乳腺炎

牛乳腺炎主要發(fā)生在哺乳期，金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）是主要致病菌，其他病原還包括無乳鏈球菌、凝固酶陰性葡萄球菌（CoNS）、大腸桿菌、克雷伯菌屬、腸桿菌屬、檸檬酸桿菌屬和假單胞菌屬等。Hensen等^［36］以低劑量S. aureus感染3頭泌乳奶牛的乳房，在感染第4天所有感染奶牛的乳區(qū)都出現(xiàn)了輕微的臨床乳腺炎，在122 d后發(fā)展為慢性亞臨床乳腺炎，感染處出現(xiàn)纖維化病變，組織樣本中存在S. aureus BF。細(xì)胞間多糖黏附素PIA/PNAG是葡萄球菌BF基質(zhì)的主要成分，PIA/PNAG可通過阻礙吞噬細(xì)胞和促進(jìn)BF網(wǎng)絡(luò)形成兩種機(jī)制來阻止病原被吞噬，Schnborn等^［37］和Cheung等^［38］對184個S. aureus感染樣本進(jìn)行免疫熒光試驗，確定 71個樣本含有PIA，這也證明了體內(nèi)BF的形成。BF可能是乳腺炎的發(fā)病機(jī)制之一，與弱BF形成菌株和對照組相比，用S. aureus強(qiáng)BF形成株免疫綿羊，其乳內(nèi)可產(chǎn)生較高水平抗體，對感染的保護(hù)力更強(qiáng)^［39］。表面蛋白Bap被認(rèn)為與葡萄球菌BF形成相關(guān)，從亞臨床乳腺炎中分離到的Bap陽性S. aureus更易于在乳腺中定植和存活，并且，感染動物血清中可檢測到Bap抗體，從而證實了感染后Bap及BF的產(chǎn)生^［40］。Zuniga等^［41］報道，Bap陽性葡萄球菌引起的亞臨床乳腺炎牛奶樣本的體細(xì)胞數(shù)（炎癥標(biāo)志物）更高，表明BF可能導(dǎo)致乳房炎癥加重。S. aureus的BF還能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)引發(fā)“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，干擾宿主機(jī)體免疫系統(tǒng)的識別功能^［42］。Grunert對奶牛群為期三年的監(jiān)測和研究表明，有著強(qiáng)感染和生存能力的S. aureus菌株，同時具備更強(qiáng)的BF形成能力和細(xì)胞侵襲力^［43］。

2.6 泌尿系統(tǒng)感染

動物尿路感染（urinary tract infections， UTIs）的最常見致病菌是大腸桿菌，其他包括腸球菌，目前研究較多的動物是伴侶動物和馬^［44-45］。研究表明，14%～17%的犬在一生中會發(fā)生一次尿路感染，母犬更容易發(fā)病，并且，4.5%～20%的UTIs患犬會復(fù)發(fā)持續(xù)性UTIs。與犬相比，貓患細(xì)菌性尿路感染較少，發(fā)病率僅為1%～2%^［46］。UTIs的發(fā)病機(jī)制受到細(xì)菌毒力因子和宿主防御系統(tǒng)之間相互作用的影響。宿主機(jī)體防御機(jī)制主要包括泌尿道的結(jié)構(gòu)屏障和常駐微生物菌群的保護(hù)，而細(xì)菌毒力因子能破壞其保護(hù)作用，從而定植并侵入尿路^［47］。用分離的尿路感染致病性大腸桿菌（UPEC）人工感染小鼠，細(xì)菌侵入膀胱上皮細(xì)胞，并在其中形成具有典型BF特征的結(jié)構(gòu)^［2］。Ballash等^［46］報道，犬UTIs復(fù)發(fā)與UPEC形成BF的能力有關(guān)，他們采用微滴板法和結(jié)晶紫染色法對分離自94只患病犬的104株UPEC體外BF形成能力進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示多達(dá)80% 的菌株能在微孔板中形成BF，且24%的BF較頑固。此外，根據(jù)回顧性病歷分析發(fā)現(xiàn)，從有慢性/復(fù)發(fā)性UTIs病史的犬獲得的分離株，其形成BF的概率是其他病例分離株的8.5倍，并可能含有更多的毒力基因（P=0.094）。UPEC的毒力因子fimH、fyuA、ompT、traT和kpsMTII與強(qiáng)BF、多重藥耐藥性和溶血素的產(chǎn)生相關(guān)，另外，一些毒力因子可以水平轉(zhuǎn)移，這使新的遺傳信息得以快速傳播^［48］。在復(fù)發(fā)性UTIs中，BF提高了病原菌的耐受性，這主要是因為BF提高細(xì)菌的抗生素耐藥性和對不利條件的適應(yīng)力。此外，當(dāng)病原菌入侵宿主的尿路上皮細(xì)胞、建立起細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌群落并嵌入BF狀基質(zhì)中，可能會產(chǎn)生與傳統(tǒng)BF類似的保護(hù)作用^［49］。

2.7 皮膚系統(tǒng)感染

2.7.1 自然發(fā)生的傷口感染

對人和動物而言，大多數(shù)含有微生物的傷口都能順利愈合，但如果微生物大量繁殖并破壞了愈合過程，則會導(dǎo)致感染^［50］。雖然許多傷口感染都與BF有關(guān)，但對動物傷口感染的研究還較少。在馬的自然傷口病例中，有61.5%的病例是BF感染。Westgate等^［51］從馬的自然傷口處分離致病菌，發(fā)現(xiàn)PA和S. aureus是最主要的兩種病原菌，分別檢測傷口分離菌與皮膚分離菌的BF形成能力，發(fā)現(xiàn)前者在微孔板中形成的BF明顯增多（Plt;0.05）。Jrgensen等^［52］的研究也證明了PA和S. aureus是傷口BF感染中最主要的兩種細(xì)菌。研究還發(fā)現(xiàn)，需要經(jīng)手術(shù)處置和包扎的馬四肢傷口均存在BF，相比之下，軀體傷口卻未見BF，這可能是由于四肢傷口的炎癥反應(yīng)較弱且時間更長。通過對犬慢性感染傷口縫合線上附著的BF測序分析表明，傷口上不僅有常見的葡萄球菌和鏈球菌，還存在多種細(xì)菌混合感染^［53］。

2.7.2 實驗室傷口感染

實驗動物一般用作感染模型來研究動物和人類的BF感染，主要試驗動物包括豬、兔、嚙齒動物和馬^{［52，54］}?；趪X動物傷口BF感染的研究表明，BF會延遲傷口愈合^［55］。通過兔耳模型，發(fā)現(xiàn)BF顯著延遲了上皮化過程和肉芽組織形成，且這類傷口的炎癥細(xì)胞因子表達(dá)水平明顯低于普通感染傷口。缺血傷口會形成BF，但存在中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的非缺血傷口則無BF形成^［56］。豬的傷口愈合過程包括炎癥、增殖、再上皮化和重塑，Pastar等^［57］報道，豬細(xì)菌BF感染皮膚傷口延遲愈合的原因是上皮化受到抑制和毒力因子的表達(dá)。

3 小 結(jié)

隨著動物細(xì)菌病研究的深入，越來越多的疾病被發(fā)現(xiàn)與BF有關(guān)。病原菌BF的產(chǎn)生和發(fā)展往往對其致病性具有促進(jìn)作用，并且，一種細(xì)菌形成的BF可能會被其他病原體利用來逃避宿主機(jī)體免疫，從而影響疾病的嚴(yán)重程度和預(yù)后。臨床上大多數(shù)慢性感染與細(xì)菌BF有關(guān)，這些BF對抗生素具有耐藥性，即使在惡劣的生存條件下也能生長和成熟。BF相關(guān)感染是重要的臨床問題，因此，關(guān)注細(xì)菌BF感染至關(guān)重要，但目前對細(xì)菌BF在動物臨床和亞臨床感染發(fā)病機(jī)制的研究仍比較有限?？偟膩碚f，BF與動物的多種細(xì)菌感染有關(guān)，早期發(fā)現(xiàn)細(xì)菌BF可以提高治療效果，降低治療費用?？褂鵅F的策略較多，但應(yīng)用于臨床治療的策略相對較少。未來不僅需要進(jìn)一步研究BF在感染致病機(jī)理中所起的作用，對疾病進(jìn)行精確診斷，還需探索BF內(nèi)的抗生素耐藥機(jī)制，開發(fā)創(chuàng)新的治療方法，如納米技術(shù)、群體感應(yīng)干擾、天然化合物和光動力療法等，從而在后抗生素時代對動物細(xì)菌BF感染實施高效、環(huán)保的治療策略。

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（編輯 白永平）