1.1.4 细菌生物被膜中细菌的生理状态

细菌在细菌生物被膜内具有较多的代谢状态和生理状态，因而在不同条件下均可以有部分细菌存活[14]。在细菌生物被膜表层的细菌由于容易获得营养物质，所以代谢相对活跃，菌体相对较大，与浮游细菌性质相似，但细菌的毒力总体下降，这是所有生物被膜细菌的共同特性。因为在细菌生物被膜深层的细菌繁殖能力弱且体积比较小，被多糖蛋白复合物包裹而与外界环境沟通的机会比较少，自然获取的营养也较少，且其代谢产物堆积，所以基本上处于一个低营养物质、低氧分压及高代谢产物的微环境中，因而细菌生长速度比较缓慢，大多数处于复制间期。一部分细菌呈类似芽孢菌的分化状态，代谢活性很低，几乎处于休眠状态。细菌生物被膜内细菌对各种生物的、物理的、化学的应激反应不敏感，自然对药物也不会敏感。除了细菌本身生理状态的差异以外，环境中某些特定营养成分的缺失也会影响到细菌生物被膜中细菌的生理代谢状况，如在缺镁的情况下可能使铜绿假单胞菌对多粘菌素B、氨基糖苷类药物和EDTA的耐药性明显升高[15]。此外，细菌生物被膜周围的血小板、钙质、红细胞及纤维蛋白的沉积，也可以增强细菌生物被膜的强度，促使其耐药程度加强。

1.2 细菌的群体感应系统

细菌生物被膜中细菌以群体的形式存在，可以使得细菌的生长模式、代谢状态和耐药性甚至遗传性发生显著的变化，这是造成医院难治性感染的主要原因。过去人们 认为单个细菌细胞对外界环境刺激的反应只是来源于周围环境中的化学信号，现在则认为这种细菌反应学的观点太过于简单化，因为细菌之间也可以通过细菌本身释放的激素样有机化合物——自诱导物(Auto Inducter，Al)或信息激素来相互影响和作用，从而改变细菌细胞内遗传物质的转录和翻译，调节细菌的生长和代谢状况，并导致细菌毒力、耐药性的显著变化，此被称为细菌的群体感应(Quorum Sensing，QS)信号系统，简称QS系统。目前已知有五类自诱导物： PQSs(heptylydroxy) 、AL-2、AHL(acyl- homoserine)、寡肽(oligopeptide)和循环二肽(cyclic dipeptide)，QS在细菌生物被膜的形成和成熟过程中起着一定的调节作用，但在细菌生物被膜的耐药机制中作用不清楚，不同的细菌以及所用抗生素的种类不同，QS的表达机制也有所不同[16]。

1977年在一种海洋发光细菌Vibrio fischeri中首次发现了QS现象[17]。QS系统包括信息激素的产生、释放和检测[18]。QS现象是细菌通过分泌可溶性信号分子感知周围细菌的密度、当前所处的环境、与其他细菌的交流和反应，当细菌群体密度达到一定的阈值时，细菌可以通过调整自己相应的基因表达而改变自身生长方式和行为，并且协调与其他细菌的作用，从而维持这种多种群环境的稳定。有时在种内或种间产生冲突时，也可以发挥一定的作用[19]。其功能涉及如生物被膜的形成、游走，毒力因子的表达，生物发光，抗生素的产生，DNA的摄取，细菌的生存和致病能力，这些已逐渐成为医学界研究的热点。经过近十几年的研究发现，QS系统在细菌的许多生理功能方面都有着非常重要的作用。

1.3 细菌生物被膜可能的耐药机制介绍

相对于传统意义的抗生素耐药机制而言，比如产生抗生素灭活酶、改变抗生素作用的靶位蛋白数量和结构、细菌外膜通透性改变、外排泵等机制，细菌生物被膜的耐药机制有了新的变化，可通过多种途径来对抗抗生素的作用，造成感染的急性发作和反复发生，这是导致细菌生物被膜在临床上难以治愈，加重病人的痛苦和负担的主要原因。细菌生物被膜的耐药机制主要有以下几种：