從這個實驗出發(fā),，也許以后我們再也不用動用大規(guī)模殺傷性武器去對抗可惡的細菌,，而只需要和和氣氣地不讓它們在此地非法逗留駐扎就行了。
細菌性感染所導(dǎo)致的慢性和頑固性疾病已經(jīng)成為當前最令人頭痛的難題之一,，特別是細菌會在人體組織以及大多數(shù)醫(yī)療器械和介入裝置的表面形成生物被膜,，這是一種厚重的膜狀結(jié)構(gòu)，它能導(dǎo)致細菌對抗菌藥物的耐受性大大增加,，若要治療將不得不提高抗生素的使用劑量,，從而產(chǎn)生較大的副作用。
當前,，科學家都在試用通過不同的手段來解決這一難題,，其中有一個方法另辟奇徑，非常有新意,，那就是放棄了對細菌趕盡殺絕的高壓政策,，而是采用了較為人性化的招安政策,，這或許將為治療帶來新的希望。
強大的盔甲
多年來經(jīng)典細菌學主要是研究浮游生長的細菌,，也就是單個的一個一個的細菌,，但現(xiàn)在普遍認為，相對于浮游狀態(tài),，細菌更容易形成一種群體性的結(jié)構(gòu),，它們找到合適的附著場所后，就會駐扎下來,，然后快速繁殖,，最后大量附著于組織或生物材料表面，由細菌自身所分泌的含水聚合性基質(zhì)包裹著細菌細胞,，在顯微鏡下看起來就是一團一團的小菌落,，都彼此互相連接，這種結(jié)構(gòu)性細菌群落稱為細菌生物被膜（biofilm）,。
早在1674年,，便有科學家利用自制的原始顯微鏡，從牙菌斑中觀察到了細菌生物被膜的存在,，此后,，越來越多的證據(jù)顯示生物被膜的存在。對于細菌來說,，生物被膜狀態(tài)更有利于細菌自身的生存,，這是微生物為適應(yīng)自然環(huán)境而形成的，是細菌在自然界中存在的主要形式之一,。大量實驗證實,，自然界中99.9%以上的細菌生長在各種各樣物體表面的生物被膜中。但對于我們來說,，生物被膜絕對是一個噩夢,，在大部分情形下，生物被膜都是有害的,。尤其在臨床,，細菌生物被膜可形成于人體組織如牙齒、牙齦,、皮膚,、肺、尿道等器官的表面,，以及大多數(shù)醫(yī)療器械和介入裝置,，如靜脈導(dǎo)管、導(dǎo)尿管,、氣管插管,、子宮內(nèi)避孕器,、隱形眼鏡和人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)等各種假體的表面,。據(jù)美國NIH公告，大約80%的人類細菌性感染是與生物被膜有關(guān),，這是造成臨床慢性感染的主要原因之一,。
對于生物被膜，科學家還真沒有什么很好的辦法,。比起浮游菌,，生物被膜細菌有極強的耐藥性及免疫逃避性，對抗生素的耐藥性可提高10-1000倍,。因此,，如果想采用傳統(tǒng)方法剿殺生物被膜細菌，就要加大劑量使用抗生素,，但這顯然不是明智之舉,。一方面，殺菌是一種激烈的對抗手段,，會讓細菌產(chǎn)生抗性,，也就是我們俗稱的耐藥性；另一方面,，高劑量的抗生素對身體也有一定的副作用,。有沒有什么既不得罪細菌又能清除生物被膜的方案呢？
在一次科學實驗中,，科研工作者使用了一種叫做殼聚糖的抗菌物質(zhì),，這是一種線性的大分子，對多種致病菌有殺菌作用,?？蒲泄ぷ髡呦朐囋囘@種抗菌劑對生物被膜的作用效果，按預(yù)計,，既然殼聚糖具有殺菌作用,，自然就會對生物被膜的形成有抑制作用——雖然這不是對付生物被膜的首選策略。他們采用了不同的藥物濃度,，期待著這種藥物能夠成為抑制生物被膜的有效工具,。但結(jié)果卻有些出乎意料，因為在較低的濃度下,，也就是對細菌生長完全沒有影響的情況下,，竟然也出現(xiàn)了抑制生物被膜的現(xiàn)象。
對細菌的生長和生理狀態(tài)都沒有絲毫影響,，卻抑制了生物被膜的形成,，科研工作者意識到這其中肯定有什么特別之處,，于是開始了尋宗溯源。
無法立足
細菌生物被膜多細胞結(jié)構(gòu)的形成是一個動態(tài)過程,，細菌起始黏附是第一步,，由很多理化與生物因素調(diào)控影響。既然黏附是起始步驟,，那么首先檢驗殼聚糖對細菌黏附的影響,。事實證明，在有殼聚糖存在的環(huán)境下,，細菌幾乎無法黏附于材料表面,，大部分細菌都可以被流動的液體沖走，其抑制率達到了90%以上,。細菌無法有效地黏附,，自然也就無法形成生物被膜了。
驗證了菌與材料表面的黏附可以被抑制后,，科研工作者還不滿足,，他們希望再觀察殼聚糖是否能對生物被膜形成的后續(xù)步驟有所影響。
當細菌完成在材料表面的黏附后,，就開始了生物被膜的正式發(fā)展成熟時期,。開始只有一層細胞層，在多種因子介導(dǎo)下,，細菌之間相互黏附,，同時，細菌也在生長繁殖,，繼而分化,，形成多層的細胞團塊，即微菌落（microcolony）,，并產(chǎn)生大量的多糖等胞外聚合物,。這些微菌落和胞外聚合物使生物被膜加厚，形成了可在顯微鏡下觀察到生物被膜的結(jié)構(gòu),。
利用激光共聚焦顯微鏡等技術(shù)手段可觀察到,，在這一階段，成熟的細菌生物被膜形成高度有組織的結(jié)構(gòu),，微菌落類似蘑菇形狀鑲嵌于生物被膜中,。一方面，對于細菌來說,，這是為適應(yīng)自然環(huán)境而采取的生存策略,，可以使細菌對抗生素抗性提高，并且還有增加對紫外線的抗性、降解大分子物質(zhì)的能力以及增加二級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率等特性,；另一方面,，這些特性的改變，使細菌產(chǎn)生了耐藥機制等,，成為臨床難以攻克的一道難題,。
所以，如果無法將生物被膜扼殺于搖籃之中,，那也要阻止其繼續(xù)成長成熟,。科研工作者在生物被膜的形成階段時加入殼聚糖,，結(jié)果也再次證實了學者的期待，殼聚糖不僅能夠抑制黏附,，還能夠進一步破壞細菌與細菌之間的聯(lián)系,，阻遏生物被膜的形成發(fā)展，使之無法形成正常的生物被膜,。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的這些現(xiàn)象確實是非常有趣的,，不殺菌不抑菌，能抑制細菌與材料表面的黏附還能抑制細菌與細菌之間的相互聯(lián)系,，究竟是什么力量在起作用,？
在試驗過程中，科研工作者觀察到隨著殼聚糖的加入,，細菌會出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象,，也就是細菌彼此聚集，形成較大的菌塊,，沉降到試管的底部,，就如同做雞蛋湯時，生雞蛋打在熱水里凝結(jié)成固體一樣,?？蒲泄ぷ髡甙l(fā)現(xiàn)，細菌絮凝程度與生物被膜的減少量是緊密相關(guān)的：絮凝越強烈,，生物被膜抑制程度越高,。于是，科研工作者得出了結(jié)論,，殼聚糖是通過促使細菌絮凝來抑制生物被膜的形成,。
殼聚糖能夠引發(fā)細菌絮凝的機制在于，殼聚糖是一種陽離子的線性高分子聚合物,。它帶有正電荷,，而細菌表面帶有負電荷，二者相遇就會產(chǎn)生正負電荷的中和作用，使細菌表面的電荷發(fā)生紊亂,，原本細菌是在溶液中保持一種微妙的電平衡狀態(tài),，但電荷被中和后，就會打破這種平衡,，使細菌彼此聚集,，結(jié)成大塊，最終絮凝沉降,。同時,，殼聚糖是一個線性高分子，它在溶液中如同一個長繩子一樣,，可以將不同的細菌細胞連接起來,，稱之為“架橋作用”，殼聚糖就像是細菌與細菌之間的橋梁,，使細菌被束縛于殼聚糖之上,，不能隨意游動，進一步加劇了絮凝的效果,。
這一科學研究雖然是無心插柳得出的結(jié)論,，但卻為科研工作者指明了一個新的研究方向——用一種較為溫和的方式來抑制細菌生物被膜的形成。
一直以來,，我們總是想方設(shè)法將細菌置之于死地,，但細菌顯然不是我們想的這么簡單。它們經(jīng)歷了上億年的進化,，與人類斗爭如此之久依然能夠頑強地生存,，自然是有它們的道理的。特別是面對生物被膜,，我們倘若采用傳統(tǒng)的抗生素治療方法,，需要高劑量的使用，將會產(chǎn)生嚴重副作用,，而且,，對生物被膜來說，就算其中的細菌都被殺死,，但殘留的那些生物被膜“廢墟”依然會讓后來的細菌作為一個安營扎寨的首選,，輕而易舉地黏附于其中，快速形成新的生物被膜,。所以,，這個實驗在一開始就讓細菌不去黏附，從第一步就破壞生物被膜的正常形成,，而且還不讓細菌有什么逆反情緒,。當細菌在溶液中呈浮游狀態(tài)時,，就很容易隨著流動的環(huán)境被沖刷走。特別是形成了絮凝的大的菌塊后,，更容易被去除,。
從這個實驗出發(fā)，也許以后我們再也不用動用大規(guī)模殺傷性武器去對抗可惡的細菌,，而只需要和和氣氣地不讓它們在此地非法逗留駐扎就行了,。(生物谷Bioon.com)
