生物被膜在動物細菌感染致病機理中的作用

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

關鍵詞： 生物被膜；細菌；動物；慢性感染

中圖分類號： S852.61"" ""文獻標志碼：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務經費項目（CZKYF2024-1-C016）;黑龍江省農業科技創新跨越工程項目（CX23TS21）；黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院自擬課題（ZNKT-202212；ZNKT-2022-ZD03）；黑龍江省農業科學院院級課題（CX23YQ26）

作者簡介：張 蕾（1990-），女，河北故城人，助理研究員，碩士生，主要從事預防獸醫學研究，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境微生物在惰性無生命或生物基質上以多細胞聚集體形式增殖的一種生存方式。20世紀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現，并推斷其是導致慢性感染的原因之一^［1］。大多數細菌都能形成BF，因BF的產生能夠影響人體諸多器官和系統，其與人類疾病的關系備受重視，相比之下，對動物體內細菌BF感染的研究還不夠深入^［2］。20世紀80年代以來，對家畜與BF相關的感染研究主要集中在導致重大經濟損失的疾病，如乳腺炎、子宮內膜炎和呼吸道感染。在動物傳染疫病中，多數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，嚴重威脅著人類健康和生物安全^［3］。本文旨在闡述在動物機體各生理系統中所發現的細菌BF感染情況，以及BF在細菌感染致病的機理中發揮的作用。

1 生物被膜的形成及其耐受性

BF是細菌常見的生存方式，既可以存在于自然環境中，也可以存在于感染組織內。在BF中，細菌形成聚集體并嵌入自身產生的保護性基質中，這種基質由eDNA、多糖（如海藻酸鹽）和蛋白質（如纖維蛋白）等物質組成^［4］。在被膜中，細菌通過群體感應（quorum sensing，QS）信號分子進行交流，以及調節基因表達和蛋白質合成。許多常見的病原菌都能以BF的形式存在于動物體內，與細菌BF感染相關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）、淋巴結炎（假結核棒狀桿菌、鏈球菌）和傷口感染（金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌）^［5］。BF相關感染給畜牧生產造成巨大的經濟損失，如，由產生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保護作用等因素的影響，BF中的細菌更容易躲避機體免疫系統，從而促使慢性感染和亞臨床感染發生^［6］。即使先天免疫反應已被激活，BF的存在也可能使細菌增殖。當通過激活適應性免疫系統進一步增強宿主反應時，BF甚至仍然可以保護嵌入的細菌。適應性免疫系統影響IgG和促炎細胞因子的成熟和釋放，從而引發長期炎癥，最終可導致組織損傷和壞死。胞外聚合物（EPS）可通過兩種方式引起免疫逃逸，分別是屏蔽細菌表面的病原體相關分子模式（PAMPs）和機械保護作用^［7］。細菌BF對常用獸藥具有高度耐藥性，且比浮游細菌高10倍～1 000倍，BF的三維結構可作為天然屏障，降低其對藥物的敏感性。BF的耐藥機制包括相關基因突變、水平基因轉移、外排泵、細胞通透性降低以及藥物中和蛋白等。此外，BF中的持久性細胞可以在免疫防御系統和抗生素的作用下存活。缺氧、營養匱乏、抗生素修飾酶和氧化應激也能夠增強BF中細菌的抗生素耐藥性^［8］。耐受性和個體間抗性基因的傳遞使它們比浮游細菌更難被處理，這不僅阻礙了抗菌藥治療效果，還破壞了機體免疫系統，導致BF相關的感染通常是慢性、持續性的?？傊?，微生物BF對宿主免疫系統成分和抗生素的耐受性是其感染的主要原因，并可能是細菌引起的慢性感染疾病發病機制中的關鍵因素^［7］。

2 生物被膜在動物細菌病致病機理中的作用

2.1 心血管系統感染

心肌是心臟的肌肉層，由心肌細胞組成。心肌炎常累及左心室乳頭肌，表現為其表面的心內膜變紫^［9］。雖然有關動物心肌炎的研究仍較少，但已有研究表明，心肌的毛細血管和靜脈中有BF樣的細菌聚集體出現^［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，也是感染和引發牛心肌炎的最常見致病菌，可導致牛猝死。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）的發病機制中發揮重要作用。Sandal等^［11］以H. somni感染四頭雄性犢牛，發病死亡犢牛剖檢可見不同程度的心肌壞死，病理學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）與染色相結合的技術進行觀察，發現組織樣本中存在大量的BF基質，推測心肌中的厭氧環境有利于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，促進BF的形成，并且，脂寡糖組成和結構的變化也可能導致其抗原性的改變，如ChoP的替換^［12］。

2.2 中樞神經系統感染

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，經血液循環進入大腦，引起慢性腦膜腦炎^［14］，Isiaku等^［15］給紅色雜交羅非魚口服PiGBS，試驗組魚出現了急性臨床癥狀，9 d內試驗組20%的魚死亡，17%的魚出現嚴重病變，53%的魚最終轉為慢性亞臨床感染狀態。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，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存在，還與魚類的慢性亞臨床型腦膜腦炎有關。感染過程中，有核紅細胞可能通過特洛伊木馬機制導致肉芽腫性炎癥，這有利于病原入侵大腦，并且腦部的炎癥反應及抗生素治療無法清除這些存活的PiGBS^［15］。Patras等^［16］報道BF調節蛋白a（BrpA）作為一種重要的毒力調節因子，其缺失影響了GBS的定植和在疾病中的作用，導致嚴重的BF缺陷和耐酸能力下降，BrpA缺失菌株刺激了中性粒細胞活性氧的增加，且更容易被人和鼠的中性粒細胞殺死。

2.3 消化系統感染

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，當被膜中的細菌、基質成分、代謝物等發生異常時，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）-?；D移酶（fucT）、外膜蛋白OMP（homD）和細胞毒相關基因致病性島蛋白CagA（cag PAI）的四個功能基因與其BF形成有關，cag PAI還影響著發病機制，因為含有cag PAI的菌株感染后，通常會提高患胃癌的風險^［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形成主要調節因子的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，但被膜與宿主機體和疾病發展的關系尚不清楚。沙門菌淀粉樣蛋白Curli（curli fimbriae）是其BF重要組分之一，也是感染后誘發炎癥和自身免疫反應的主要因素。給小鼠口服不含有Curli的STM接種物，在4～6 d后，對盲腸和結腸中密集成簇的沙門菌群落進行免疫組織化學試驗，結果表明這些STM產生較多Curli，而小腸中分散的STM和對照組小鼠的結腸中均顯示無Curli產生，說明BF中的STM能在宿主體內產生Curli，因而具有更強的致病性。

2.4 呼吸系統感染

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經呼吸道感染4頭犢牛，試驗牛均出現了發燒、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株產生了BF表達差異的突變體，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的產生是該病發病機制的一部分，影響BF形成的基因可以通過轉座子突變來鑒定^［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內生長引起的炎癥較少，但可導致BRDC期間的慢性感染，它還能利用H. somni BF在宿主體內持續存在。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，繼發感染和應激因素可導致其惡化。Mhp附著于呼吸道纖毛上皮細胞上，可導致上皮細胞壞死和纖毛脫落。對病豬上皮細胞上的病原觀察顯示，它們被一層較厚的深色莢膜物質包裹，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胞表面^［21-22］。對人工和自然感染Mhp豬的氣管切片進行檢測，可見Mhp位于上皮細胞纖毛邊緣，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的發育和老化而增強，研究還發現，Mhp的BF形成能力與毒力呈顯著正相關^［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，發病率和死亡率高，造成重大經濟損失。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）形式生長的細菌，經熒光染色檢測到了APP的BF基質的已知成分——聚乙酰氨基葡萄糖。與浮游菌相比，接觸BF形式APP的豬肺泡巨噬細胞中的促炎基因下調，且外周血單核細胞的增殖減少，即細胞的免疫反應較弱，這可能是BF中APP脂質發生改變造成的。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結構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型豬圓環病毒可在APP的BF中存活數天^［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的基質成分Bps多糖，通過掃描電子顯微鏡觀察到纖毛上皮細胞上的BF樣細菌群落，證明了試驗小鼠體內存在Bb的BF。此外，通過對Bps基因敲除菌的研究發現，Bps多糖是Bb能在呼吸道中長期存活所必須的，這表明BF結構有助于Bb在宿主體內生存和感染^［27］。對Bb突變后的BF研究表明，Bps、絲狀血凝素和腺苷酸環化酶毒素3種毒力因子在基質產生、細胞簇形成和BF成熟方面具有促進作用^［28］。

2.5 生殖系統感染

2.5.1 子宮內膜炎

產后子宮內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頭重復配種而不受孕、無明顯癥狀的奶牛的分泌物樣本，經處理和PAS染色后，在12個樣本中觀察到了紅色的BF，并從8頭牛中分離到細菌^［30］。T. pyogenes是引起子宮內膜炎的常見菌，它具有多種黏附機制，如細胞外基質結合蛋白和菌毛，主要毒力因子pyolisin的表達也能促進BF的形成。盡管研究表明T. pyogenes在BF中存活時可能具有更強的致病性，但其BF與子宮內膜炎發病機制的直接關系尚不清楚^［31］。T.pyogenes菌毛有助于在感染中黏附宿主細胞，Liu等^［32］基于研究推測，菌毛基因FimA的低表達會限制其他菌毛的形成，而FimA的表達上調則可能與T. pyogenes的致病性有關。母馬子宮內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后發生水腫和炎癥的子宮內膜表面，檢測到一種發光的強黏附性物質，即BF。李琴等^［34］報道PA的鞭毛相關fliI基因的缺失雖然對鞭毛形成沒有影響，但可導致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的致病性機制非常復雜，包括其本身的毒力特性和BF的群體感應特性等。BF有多種生物學功能，不僅能促進遺傳物質的交換，還能保護細菌免受多種不利條件的危害，如被吞噬細胞吞噬^［35］。

2.5.2 乳腺炎

牛乳腺炎主要發生在哺乳期，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都出現了輕微的臨床乳腺炎，在122 d后發展為慢性亞臨床乳腺炎，感染處出現纖維化病變，組織樣本中存在S. aureus BF。細胞間多糖黏附素PIA/PNAG是葡萄球菌BF基質的主要成分，PIA/PNAG可通過阻礙吞噬細胞和促進BF網絡形成兩種機制來阻止病原被吞噬，Schnborn等^［37］和Cheung等^［38］對184個S. aureus感染樣本進行免疫熒光試驗，確定 71個樣本含有PIA，這也證明了體內BF的形成。BF可能是乳腺炎的發病機制之一，與弱BF形成菌株和對照組相比，用S. aureus強BF形成株免疫綿羊，其乳內可產生較高水平抗體，對感染的保護力更強^［39］。表面蛋白Bap被認為與葡萄球菌BF形成相關，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胞數（炎癥標志物）更高，表明BF可能導致乳房炎癥加重。S. aureus的BF還能破壞細胞結構引發“細胞因子風暴”，干擾宿主機體免疫系統的識別功能^［42］。Grunert對奶牛群為期三年的監測和研究表明，有著強感染和生存能力的S. aureus菌株，同時具備更強的BF形成能力和細胞侵襲力^［43］。

2.6 泌尿系統感染

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%的犬在一生中會發生一次尿路感染，母犬更容易發病，并且，4.5%～20%的UTIs患犬會復發持續性UTIs。與犬相比，貓患細菌性尿路感染較少，發病率僅為1%～2%^［46］。UTIs的發病機制受到細菌毒力因子和宿主防御系統之間相互作用的影響。宿主機體防御機制主要包括泌尿道的結構屏障和常駐微生物菌群的保護，而細菌毒力因子能破壞其保護作用，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，細菌侵入膀胱上皮細胞，并在其中形成具有典型BF特征的結構^［2］。Ballash等^［46］報道，犬UTIs復發與UPEC形成BF的能力有關，他們采用微滴板法和結晶紫染色法對分離自94只患病犬的104株UPEC體外BF形成能力進行檢測，結果顯示多達80% 的菌株能在微孔板中形成BF，且24%的BF較頑固。此外，根據回顧性病歷分析發現，從有慢性/復發性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BF、多重藥耐藥性和溶血素的產生相關，另外，一些毒力因子可以水平轉移，這使新的遺傳信息得以快速傳播^［48］。在復發性UTIs中，BF提高了病原菌的耐受性，這主要是因為BF提高細菌的抗生素耐藥性和對不利條件的適應力。此外，當病原菌入侵宿主的尿路上皮細胞、建立起細胞內細菌群落并嵌入BF狀基質中，可能會產生與傳統BF類似的保護作用^［49］。

2.7 皮膚系統感染

2.7.1 自然發生的傷口感染

對人和動物而言，大多數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，則會導致感染^［50］。雖然許多傷口感染都與BF有關，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，發現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，發現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菌。研究還發現，需要經手術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，發現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胞因子表達水平明顯低于普通感染傷口。缺血傷口會形成BF，但存在中性粒細胞和巨噬細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。

3 小 結

隨著動物細菌病研究的深入，越來越多的疾病被發現與BF有關。病原菌BF的產生和發展往往對其致病性具有促進作用，并且，一種細菌形成的BF可能會被其他病原體利用來逃避宿主機體免疫，從而影響疾病的嚴重程度和預后。臨床上大多數慢性感染與細菌BF有關，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相關感染是重要的臨床問題，因此，關注細菌BF感染至關重要，但目前對細菌BF在動物臨床和亞臨床感染發病機制的研究仍比較有限?？偟膩碚f，BF與動物的多種細菌感染有關，早期發現細菌BF可以提高治療效果，降低治療費用?？褂鵅F的策略較多，但應用于臨床治療的策略相對較少。未來不僅需要進一步研究BF在感染致病機理中所起的作用，對疾病進行精確診斷，還需探索BF內的抗生素耐藥機制，開發創新的治療方法，如納米技術、群體感應干擾、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菌BF感染實施高效、環保的治療策略。

參考文獻（References）：

［1］ H IBY N. A short history of microbial biofilms and biofilm infections［J］. Apmis， 2017， 125（4）：272-275.

［2］ VESTBY L K， GR NSETH T， SIMM R， et al. Bacterial biofilm and its role in the pathogenesis of disease［J］. Antibiotics （Basel）， 2020， 9（2）：59.

［3］ ANJU V T， BUSI S， IMCHEN M， et al. Polymicrobial infections and biofilms：clinical significance and eradication strategies［J］. Antibiotics （Basel）， 2022， 11（12）：1731.

［4］ TOLKER-NIELSEN T. Biofilm development［M］//GHANNOUM M， PARSEK M， WHITELEY M， et al. Microbial Biofilms. 2nd ed. Washington：ASM Press， 2015：51-66.

［5］ SOLANO C， ECHEVERZ M， LASA I. Biofilm dispersion and quorum sensing［J］. Curr Opin Microbiol， 2014， 18：96-104.

［6］ RYBTKE M， HULTQVIST L D， GIVSKOV M， et al. Pseudomonas aeruginosa biofilm infections：community structure， antimicrobial tolerance and immune response［J］. J Mol Biol， 2015， 427（23）：3628-3645.

［7］ YANG S S， LI X F， CANG W H， et al. Biofilm tolerance， resistance and infections increasing threat of public health［J］. Microb Cell， 2023， 10（11）：233-247.

［8］ ZHAO A L， SUN J Z， LIU Y P. Understanding bacterial biofilms：from definition to treatment strategies［J］. Front Cell Infect Microbiol， 2023， 13：1137947.

［9］ O’TOOLE D， ALLEN T， HUNTER R， et al. Diagnostic exercise：myocarditis due to Histophilus somni in feedlot and backgrounded cattle［J］. Vet Pathol， 2009， 46（5）：1015-1017.

［10］ DE YANIZ M G， FIORENTINO M A， GARCA J P， et al. Clinical-pathological findings induced by Histophilus somni isolated in subacute cardiac death in feedlot cattle［J］. Vet Res Commun， 2023， 47（2）：683-691.

［11］ SANDAL I， SHAO J Q， ANNADATA S， et al. Histophilus somni biofilm formation in cardiopulmonary tissue of the bovine host following respiratory challenge［J］. Microbes Infect， 2009， 11（2）：254-263.

［12］ ELSWAIFI S F， SCARRATT W K， INZANA T J. The role of lipooligosaccharide phosphorylcholine in colonization and pathogenesis of Histophilus somni in cattle［J］. Vet Res， 2012， 43（1）：49.

［13］ RAABE V N， SHANE A L. Group B Streptococcus （Streptococcus agalactiae）［J/OL］. Microbiol Spectr， 2019， 7（2）：10. 1128/microbiolspec.gpp3-0007-2018. ［2023-03-21］. https：//journals.asm.org/doi/epub/10.1128/microbiolspec.gpp3-0007-2018.

［14］ PHUOC N N， LINH N T H， CRESTANI C， et al. Effect of strain and enviromental conditions on the virulence of Streptococcus agalactiae （Group B Streptococcus; GBS） in red tilapia （Oreochromis sp.）［J］. Aquaculture， 202 534：736256.

［15］ ISIAKU A I， SABRI M Y， INA-SALWANY M Y， et al. Biofilm is associated with chronic streptococcal meningoencephalitis in fish［J］. Microb Pathog， 2017， 102：59-68.

［16］ PATRAS K A， DERIEUX J， AL-BASSAM M M， et al. Group B Streptococcus biofilm regulatory protein A contributes to bacterial physiology and innate immune resistance［J］. J Infect Dis， 2018， 218（10）：1641-1652.

［17］ MOTTA J P， WALLACE J L， BURET A G， et al. Gastrointestinal biofilms in health and disease［J］. Nat Rev Gastroenterol Hepatol， 202 18（5）：314-334.

［18］ HATHROUBI S， SERVETAS S L， WINDHAM I， et al. Helicobacter pylori biofilm formation and its potential role in pathogenesis［J］. Microbiol Mol Biol Rev， 2018， 82（2）：e00001-18.

［19］ MILLER A L， PASTERNAK J A， MEDEIROS N J， et al. In vivo synthesis of bacterial amyloid curli contributes to joint inflammation during S." Typhimurium infection［J］. PLoS Pathog， 2020， 16（7）：e1008591.

［20］ PETRUZZI B L. Pasteurella multocida biofilm formation， and the interrelationship of P." multocida with Histophilus somni in a polymicrobial biofilm during bovine respiratory disease［D］. Blacksburg：Virginia Tech， 2018.

［21］ TAJIMA M， YAGIHASHI T. Interaction of Mycoplasma hyopneumoniae with the porcine respiratory epithelium as observed by electron microscopy［J］. Infect Immun， 1982， 37（3）：1162-1169.

［22］ TONNI M， FORMENTI N， BONIOTTI M B， et al. The role of co-infections in M." hyopneumoniae outbreaks among heavy fattening pigs：a field study［J］. Vet Res， 2022， 53（1）：41.

［23］ RAYMOND B B A， JENKINS C， TURNBULL L， et al. Extracellular DNA release from the genome-reduced pathogen Mycoplasma hyopneumoniae is essential for biofilm formation on abiotic surfaces［J］. Sci Rep， 2018， 8（1）：10373.

［24］ WU Y Z， YU Y F， HUA L Z， et al. Genotyping and biofilm formation of Mycoplasma hyopneumoniae and their association with virulence［J］. Vet Res， 2022， 53（1）：95.

［25］ TREMBLAY Y D N， LABRIE J， CHNIER S， et al. Actinobacillus pleuropneumoniae grows as aggregates in the lung of pigs：is it time to refine our in vitro biofilm assays？［J］. Microb Biotechnol， 2017， 10（4）：756-760.

［26］ HATHROUBI S， LOERA-MURO A， GUERRERO-BARRERA A L， et al. Actinobacillus pleuropneumoniae biofilms：role in pathogenicity and potential impact for vaccination development［J］. Anim Health Res Rev， 2018， 19（1）：17-30.

［27］ SLOAN G P， LOVE C F， SUKUMAR N， et al. The Bordetella Bps polysaccharide is critical for biofilm development in the mouse respiratory tract［J］. J Bacteriol， 2007， 189（22）：8270-8276.

［28］ FULLEN A R， GUTIERREZ-FERMAN J L， RAYNER R E， et al. Architecture and matrix assembly determinants of Bordetella pertussis biofilms on primary human airway epithelium［J］. PLoS Pathog， 2023， 19（2）：e1011193.

［29］ WANG M L， LIU M C， XU J， et al. Uterine microbiota of dairy cows with clinical and subclinical endometritis［J］. Front Microbiol， 2018， 9：2691.

［30］ AHMADI M R， DERAKHSHANDEH A， SHIRIAN S， et al. Detection of bacterial biofilm in uterine of repeat breeder dairy cows［J］. Asian Pac J Reprod， 2017， 6（3）：136-139.

［31］ RZEWUSKA M， KWIECIEN＇ E， CHROBAK-CHMIEL D， et al. Pathogenicity and virulence of Trueperella pyogenes：a review［J］. Int J Mol Sci， 2019， 20（11）：2737.

［32］ LIU M C， WANG B， LIANG H M， et al. Determination of the expression of three fimbrial subunit proteins in cultured Trueperella pyogenes［J］. Acta Vet Scand， 2018， 60（1）：53.

［33］ FERRIS R A， MCCUE P M， BORLEE G I， et al. Model of chronic equine endometritis involving a Pseudomonas aeruginosa biofilm［J］. Infect Immun， 2017， 85（12）：e00332-17.

［34］ 李 琴， 周靜茹， 張旭華， 等. 銅綠假單胞菌鞭毛基因fliI的敲除對其鞭毛形成及生物膜生成的影響［J］. 中國人獸共患病學報， 2023， 39（9）：837-842.

LI Q， ZHOU J R， ZHANG X H， et al. Influence of Pseudomonas aeruginosa fliI gene deletion on flagellar and biofilm formation［J］. Chinese Journal of Zoonoses， 2023， 39（9）：837-842. （in Chinese）

［35］ TUON F F， DANTAS L R， SUSS P H， et al. Pathogenesis of the Pseudomonas aeruginosa biofilm：a review［J］. Pathogens， 2022， 11（3）：300.

［36］ HENSEN S M， PAVI ACˇG IC＇ M， LOHUIS J， et al. Location of Staphylococcus aureus within the experimentally infected bovine udder and the expression of capsular polysaccharide type 5 in situ［J］. J Dairy Sci， 2000， 83（9）： 1966-1975.

［37］ SCH NBORN S， KR MKER V. Detection of the biofilm component polysaccharide intercellular adhesin in Staphylococcus aureus infected cow udders［J］. Vet Microbiol， 2016， 196：126-128.

［38］ CHEUNG G Y C， BAE J S， OTTO M. Pathogenicity and virulence of Staphylococcus aureus［J］. Virulence， 202 12（1）：547-569.

［39］ PREZ M M， PRENAFETA A， VALLE J， et al. Protection from Staphylococcus aureus mastitis associated with poly-N-acetyl β- 6 glucosamine specific antibody production using biofilm-embedded bacteria［J］. Vaccine， 2009， 27（17）：2379-2386.

［40］ SALINA A， GUIMAR ES F F， PEREIRA V B R， et al. Detection of icaA， icaD， and bap genes and biofilm production in Staphylococcus aureus and non-aureus staphylococci isolated from subclinical and clinical bovine mastitis［J］. Arq Bras Med Vet Zootec， 2020， 72（3）：1034-1038.

［41］ ZUNIGA E， MELVILLE P A， SAIDENBERG A B S， et al. Occurrence of genes coding for MSCRAMM and biofilm-associated protein Bap in Staphylococcus spp. isolated from bovine subclinical mastitis and relationship with somatic cell counts［J］. Microb Pathog， 2015， 89：1-6.

［42］ 朱 妍， 劉慧燕， 閆丹麗， 等. 益生菌緩解金黃色葡萄球菌感染牛乳腺炎的研究與應用進展［J］. 中國乳品工業， 2024， 52（1）：33-39.

ZHU Y， LIU H Y， YAN D L， et al. Research status of probiotics in alleviating bovine mastitis caused by Staphylococcus aureus［J］. China Dairy Industry， 2024， 52（1）：33-39. （in Chinese）

［43］ GRUNERT T， STESSL B， WOLF F， et al. Distinct phenotypic traits of Staphylococcus aureus are associated with persistent， contagious bovine intramammary infections［J］. Sci Rep， 2018， 8（1）：15968.

［44］ BORTOLAMI A， ZENDRI F， MACIUCA E I， et al. Diversity， virulence， and clinical significance of extended-spectrum β-lactamase-and pAmpC-producing Escherichia coli from companion animals［J］. Front Microbiol， 2019， 10：1260.

［45］ CLARK H， LASAREV M， WOOD M. Risk factors of enterococcal bacteriuria in cats：a retrospective study［J］. Can Vet J， 2023， 64（1）：40-44.

［46］ BALLASH G A， MOLLENKOPF D F， DIAZ-CAMPOS D， et al. Pathogenomics and clinical recurrence influence biofilm capacity of Escherichia coli isolated from canine urinary tract infections［J］. PLoS One， 2022， 17（8）：e0270461.

［47］ DORSCH R， TEICHMANN-KNORRN S， SJETNE LUND H. Urinary tract infection and subclinical bacteriuria in cats：a clinical update［J］. J Feline Med Surg， 2019， 21（11）：1023-1038.

［48］ BALDIRIS-AVILA R， MONTES-ROBLEDO A， BUELVAS-MONTES Y. Phylogenetic classification， biofilm-forming capacity， virulence factors， and antimicrobial resistance in uropathogenic Escherichia coli （UPEC）［J］. Curr Microbiol， 2020， 77（11）：3361-3370.

［49］ 楊 陽， 吳建國， 肖天兵， 等. 尿路感染的持續復發與多菌感染的研究進展［J］. 國外醫藥（抗生素分冊）， 2023， 44（6）：373-378.

YANG Y， WU J G， XIAO T B， et al. Advances in the study of persistent recurrence of urinary tract infection with polymicrobial infection［J］. World Notes on Antibiotics， 2023， 44（6）：373-378. （in Chinese）

［50］ J RGENSEN E， BJARNSHOLT T， JACOBSEN S. Biofilm and equine limb wounds［J］. Animals （Basel）， 202 11（10）：2825.

［51］ WESTGATE S J， PERCIVAL S L， KNOTTENBELT D C， et al. Microbiology of equine wounds and evidence of bacterial biofilms［J］. Vet Microbiol， 201 150（1-2）：152-159.

［52］ J RGENSEN E， BAY L， BJARNSHOLT T， et al. The occurrence of biofilm in an equine experimental wound model of healing by secondary intention［J］. Vet Microbiol， 2017， 204：90-95.

［53］ K NIG L M， KLOPFLEISCH R， H PER D， et al. Next generation sequencing analysis of biofilms from three dogs with postoperative surgical site infection［J］. Int Sch Res Notices， 2014， 2014：282971.

［54］ THAARUP I C， IVERSEN A K S， LICHTENBERG M， et al. Biofilm survival strategies in chronic wounds［J］. Microorganisms， 2022， 10（4）：775.

［55］ WATTERS C， DELEON K， TRIVEDI U， et al. Pseudomonas aeruginosa biofilms perturb wound resolution and antibiotic tolerance in diabetic mice［J］. Med Microbiol Immunol， 2013， 202（2）：131-141.

［56］ METCALF D G， BOWLER P G. Biofilm delays wound healing：a review of the evidence［J］. Burns Trauma， 2013， 1（1）：5-12.

［57］ PASTAR I， NUSBAUM A G， GIL J， et al. Interactions of methicillin resistant Staphylococcus aureus USA300 and Pseudomonas aeruginosa in polymicrobial wound infection［J］. PLoS One， 2013， 8（2）：e56846.

（編輯 白永平）