难以愈合的伤口:生物膜的作用

生物膜存在于大多数慢性伤口中，对健康构成严重威胁，造成近80%的难治性医院感染。它们也有一个破坏性的毒性机制，诱导抗性抗菌素逃避宿主的免疫系统。^1，2超过90%的慢性伤口含有细菌和真菌，它们生活在生物膜结构中。^3.生物膜已被报道为多种慢性炎症性疾病的主要诱因。考虑到细菌的耐药性，生物膜增加了感染的风险，每年给医疗保健系统造成数百万美元的损失。⁴临床医生应该对生物膜在阻碍慢性伤口中发挥的作用和影响有实际的认识，从而导致感染等并发症的风险。

生物膜是什么?

用标准的治疗方法不能有秩序、及时地愈合的伤口被定义为慢性或难以愈合的伤口。⁵创伤愈合受损发生在各种类型的伤口中，但往往没有及早发现，从而导致并发症和增加医疗费用。⁶早期发现生物膜对治疗和管理难以愈合的伤口至关重要。分子微生物学、显微镜技术和细菌研究技术的进步提高了我们识别生物膜存在的能力。⁷

生物膜在伤口愈合的炎症期延缓愈合。生物膜的存在引发慢性炎症反应，导致生物膜周围有大量中性粒细胞和巨噬细胞。中性粒细胞和巨噬细胞(炎症细胞)开始分泌高水平的活性氧和蛋白酶(基质金属蛋白酶和弹性蛋白酶)。蛋白酶的作用是帮助分解生物膜与组织之间的附着关系，将生物膜从伤口中剥离出来。活性氧和蛋白酶也可以破坏正常的愈合组织、蛋白质和免疫细胞，并可能损害愈合。⁸

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生物膜通常由细菌、真菌、病毒、蛋白质、细胞外DNA、生物因子和其他类型或微生物组成。这些都是微观的，但是随着生物膜的成熟，它会附着在一种叫做外聚物的粘性物质的潮湿表面上。生物膜保护微生物不受身体自然免疫反应的影响，从而阻止抗体接近它们。延迟愈合的结果是愈合组织的损伤。

随着生物膜的发展，它会经历以下几个阶段:附着、微菌落形成、成熟和扩散。生物膜形成和成熟的阶段始于个体浮游(自由漂浮)细菌在几分钟内粘附在伤口表面。最初的附着是可逆的，但随着细胞的繁殖和基因表达的改变，附着变得更强。细菌开始在伤口表面生长并定植，然后在2到4小时内形成强大的菌落。细胞聚集，形成小菌落，并排泄最初的细胞外聚合物物质，包括各种各样的蛋白质、糖蛋白、糖脂和细胞外DNA，由此产生的生物膜在6到12小时内变得对抗生素、防腐剂和消毒剂高度耐受。生物膜变得更大和完全成熟，细胞形成多层簇，导致亚临床症状感染根据种类和生长条件，在两到四天内完成。生物膜从机械破坏中迅速恢复，并准备在24小时内重新形成和分散成熟的生物膜，以定植于其他表面。

群体感应系统是细菌群落内细胞利用化学信号进行交流的方式。这影响了细胞功能、基于种群密度的发病机制、营养获取、细胞间遗传物质的转移、运动和次级代谢物的合成。⁹

生物膜的识别

生物膜具有不同的特性，反映了微生物的聚集。这种差异性需要针对生物膜的特性量身定做的方法。生物膜的组成、物理化学性质、最高的本地微生物群、毒性、微生物数量和宿主的病理生理和免疫适应度将决定对干预的抗性。生物膜的表型状态是及时解决难愈合伤口的基础。所有的微生物都能附着在任何表面上，有人提出慢性创伤中不仅存在生物膜，还存在致病性生物膜。¹⁰

慢性伤口标本的采集对鉴别疑似病原体具有重要意义。没有“金标准”测试来定义生物膜的存在或可量化的生物标志物。鉴别浮游或生物膜的表型致病性是有效治疗慢性伤口感染的主要障碍。重要的是要明白，无论是培养法还是基于dna的方法都不能区分浮游细菌和生物膜群落中的细菌;因此，在检测时进行显微镜观察和/或选择性培养是必要的。现在的问题是，在伤口的什么地方取活检或样本，以及一个样本是否足够。¹¹

抗生素耐药性

抗生素可以消灭细菌，但一旦停用抗生素，剩余的细胞会再次引发感染，导致抗生素耐药性。耐抗生素基因携带可移动的遗传元素，如质粒。这一过程导致细菌中不可逆的基因型改变，除了可移动遗传元件上的耐药基因。¹²在抗生素作用下存活下来的细菌细胞被称为持久细胞。这些细胞会阻碍肽聚糖或DNA的合成。由于细胞对抗生素的敏感性，生物膜的再生将以与原膜相似的敏感性发生。¹³生物膜抗生素耐药性的增加是抗菌药物通过生物膜基质扩散和交流受限、酶介导的耐药性、生物膜内代谢活性水平、遗传适应、外排泵和外膜结构的结果。¹⁴

结论

需要更多的抗菌素膜研究，以更好地确定抗菌素敏感性模式和改进目前的治疗hard-to-heal伤口．我们知道生物膜延缓愈合，但其机制仍有待确定。难以愈合的伤口需要积极和系统的方法来清洗伤口，清创术、创面边缘的重塑、敷料的应用以防止、破坏和抑制生物膜。然而，生物膜因其对宿主免疫和抗菌剂耐受性的相当大的防御保护而闻名。群体感应抑制剂和分子诊断技术在治疗生物膜方面被证明是有用的，但它们不能区分生物膜的类型。生物膜根除型技术的创新将支持目前生物膜管理的循证实践的有效性。

参考文献
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