淺談畜禽養(yǎng)殖中細菌生物被膜的防治

趙 楠

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

1 細菌生物被膜

細菌生物被膜（Biofilm，BF）是細菌黏附潮濕物體表面生活時所采取的一種生長方式。根據(jù)細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發(fā)現(xiàn)，直到1978年Costerton等進一步定義和豐富了BF相關(guān)研究理論。研究表明，幾乎所有的細菌在一定條件下都可以形成生物被膜。在規(guī)模化畜牧養(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，并形成具有多細胞聚集物和細胞代謝物網(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組成的細胞外基質(zhì)，使細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，生物被膜的研究和防治日益成為研究熱點。BF中的細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，細菌首先黏附在宿主表面，然后眾多細菌聚集在一起，形成一層薄膜，也即早期的BF。但該階段其保護機制并不健全，薄膜易受外界物質(zhì)破壞，這也是大多數(shù)藥物作用與細菌BF的最佳時期。二是發(fā)展階段，該過程細菌大量分泌胞外多糖（PIA），從而加固細菌BF的厚度及硬度，對外部侵入具有較強的保護作用。三是成熟階段，大量細菌黏附在一起，達到一定程度，就形成了成熟的BF，此時BF所包裹的菌團與其他菌團間形成一個通道，經(jīng)由通道可以給菌團輸送各種營養(yǎng)物質(zhì)及排出各種廢棄物質(zhì)。四是脫落階段，BF成熟一定時間后，部分細菌會從菌團當中游離出來，參與到下一個BF形成的循環(huán)過程中去。

2 BF的主要耐藥機制

2.1 屏障作用

由于細菌表面沒有什么膜狀物保護，所以藥物作用時，較易直接殺死。在大量細菌黏附宿主后，逐漸形成BF，在被膜包裹下，阻隔了抗菌藥物與BF內(nèi)細菌的接觸，藥物很難進入BF內(nèi)部，從而起到屏障作用，達到耐藥的效果。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，藥物可以作用于細菌，同樣能達到抑菌效果。

2.2 外界環(huán)境

細菌BF能夠形成，跟菌團所處的外界環(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，菌團能夠生長良好，一旦有變化，就會導(dǎo)致菌團生長及生理狀態(tài)發(fā)生變化，從而使得菌團無法良好的在胞外多糖“保護膜”下達到抑菌。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)）

目前認為，QS系統(tǒng)就是細菌BF一個重要的耐藥因素，QS系統(tǒng)是指細菌根據(jù)群體密度的大小利用信號分子進行信息交流，并調(diào)控特定基因的表達使群體行為協(xié)調(diào)。細菌在形成BF之前需要粘附，而QS系統(tǒng)就是促使細菌本身分泌一定的信號分子，然后信號分子促使細菌黏附，聚集，并大量分泌胞外多糖，從而細菌表面形成BF，達到抑菌的效果。但是細菌也不是盲目的擴增，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，使得整個BF系統(tǒng)達到平衡。因此，破壞QS系統(tǒng)的表達對于抑制細菌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)模化現(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，但伴隨著細菌耐藥性的提高和環(huán)境保護的要求，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。中獸藥廉價且副作用較小，易獲取。研究表明，甘草查耳酮A作用于細菌BF后，細菌BF基因的表達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釋放量而達到抑制細菌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，臨床上具有不錯的使用效果。但也有人認為，兩種藥物間存在有拮抗作用從而降低療效。事實上，由于復(fù)方阿莫西林粉無法通過細菌BF與其中的細菌胞壁結(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。