Vi khuẩn màng sinh học: Một nguyên nhân phổ biến gây nhiễm trùng dai dẳng

American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 284 Số 5418 - Trang 1318-1322 - 1999
J. William Costerton1, Philip S. Stewart1, E. Peter Greenberg2
1Center for Biofilm Engineering, Montana State University, Bozeman, MT 59717, USA.
2Department of Microbiology, University of Iowa, Iowa City, IA 52242, USA

Tóm tắt

Vi khuẩn bám vào bề mặt và tập hợp lại trong một ma trận polyme giàu nước do chúng tự tổng hợp để tạo thành màng sinh học. Sự hình thành các cộng đồng bám đậu này và khả năng kháng kháng sinh khiến chúng trở thành nguyên nhân gốc rễ của nhiều bệnh nhiễm trùng vi khuẩn dai dẳng và mãn tính. Nghiên cứu về màng sinh học đã tiết lộ các nhóm tế bào biệt hóa, kết cấu với các thuộc tính cộng đồng. Những tiến bộ gần đây trong việc hiểu cơ sở di truyền và phân tử của hành vi cộng đồng vi khuẩn chỉ ra những mục tiêu trị liệu mới có thể cung cấp một giải pháp để kiểm soát nhiễm trùng do màng sinh học.

Từ khóa

#Vi khuẩn màng sinh học #cộng đồng vi khuẩn #nhiễm trùng dai dẳng #kháng kháng sinh #mục tiêu trị liệu

Tài liệu tham khảo

J. W. Costerton G. G. Geesey K.-J. Cheng Sci. Am. 238 86 (February 1978).

Lawrence J. R., Korber D. R., Hyde B. D., Costerton J. W., Caldwell D. E., J. Bacteriol. 173, 6558 (1991).

Whittaker C. J., Klier C. M., Kolenbrander P. E., Annu. Rev. Microbiol. 50, 513 (1996).

DeBeer D., Stoodley P., Lewandowski Z., Biotech. Bioeng. 44, 636 (1994).

Davies D. G., Chakrabarty A. M., Geesey G. G., Appl. Environ. Microbiol. 59, 1181 (1993).

J. W. Costerton et al. Annu. Rev. Microbiol. 49 711 (1995).

Khoury A. E., Lam K., Ellis B. D., Costerton J. W., Am. Soc. Artif. Intern. Organs J. 38, 174 (1992).

Lambe D. W., Fergeson K. P., Mayberry-Carson K. J., Tober-Meyer B., Costerton J. W., Clin. Orthop. 266, 285 (1991).

K. H. Ward M. E. Olson K. Lam J. W. Costerton J. Med. Microbiol. 36 406 (1992).

D. M. G. Cochrane et al. J. Med. Microbiol. 27 255 (1988).

Marrie T. J., Nelligan J., Costerton J. W., Circulation 66, 1339 (1982).

M. K. Dasgupta et al. Clin. Invest. Med. 12 (1989).

Costerton J. W., Lewandowski Z., Caldwell D. E., Corber D. R., Lappin-Scott H. M., Annu. Rev. Microbiol. 41, 435 (1987);

; M. R. W. Brown and P. Gilbert J. Appl. Bacteriol. 74 87S (1993).

Nickel J. C., Ruseska I., Wright J. B., Costerton J. W., Antimicrob. Agents Chemother. 27, 619 (1985).

M. S. Cheema J. E. Rassing C. Marriott J. Pharm. Pharmacol. (suppl. 38) 53P (1986);

Gordon C. A., Hodges N. A., Marriott C., J. Antimicrob. Chemother. 22, 667 (1988);

Nichols W. W., Dorrington S. M., Slack M. P. E., Walmsley H. L., Antimicrob. Agents Chemother. 32, 518 (1988);

Bolister N., Basker M., Hodges N. A., Marriott C., J. Antimicrob. Chemother. 27, 285 (1991);

Kumon H., Tomochika K., Matunaga T., Ogawa M., Ohmori H., Microbiol. Immunol. 38, 615 (1994);

Ishida H., et al., Antimicrob. Agents Chemother. 42, 1641 (1998).

Stewart P. S., Biotechnol. Bioeng. 59, 261 (1998).

Hoyle B. D., Alcantara J., Costerton J. W., Antimicrob. Agents Chemother. 36, 2054 (1992);

Dunne W. M., Mason E. O., Kaplan S. L., ibid. 37, 2522 (1993);

; H. Yasuda Y. Ajiki T. Koga H. Kawada T. Yokota ibid. p. 1749; R. O. Darouiche et al. J. Infect. Dis. 170 720 (1994);

Suci P., Mittelman M. W., Yu F. P., Geesey G. G., Antimicrob. Agents Chemother. 38, 2125 (1994);

; H. Yasuda Y. Ajiki T. Koga T. Yokota ibid. p. 138; M. Shigeta et al. Chemotherapy 43 340 (1997);

Vrany J. D., Stewart P. S., Suci P. A., Antimicrob. Agents Chemother. 41, 1352 (1997).

Stewart P. S., Raquepas J. B., Chem. Eng. Sci. 50, 3099 (1995);

Dibdin G. H., Assinder S. J., Nichols W. W., Lambert P. A., J. Antimicrob. Chemother. 38, 757 (1996);

Stewart P. S., Antimicrob. Agents Chemother. 40, 2517 (1996).

de Beer D., Srinivasan R., Stewart P. S., Appl. Environ. Microbiol. 60, 4339 (1994);

Chen X., Stewart P. S., Environ. Sci. Technol. 30, 2078 (1996);

Xu X., Stewart P. S., Chen X., Biotechnol. Bioeng. 49, 93 (1996);

Liu X., Roe F., Jesaitis A., Lewandowski Z., ibid. 59, 156 (1998).

Brown M. R. W., Allison D. G., Gilbert P., J. Antimicrob. Chemother. 22, 777 (1988).

Kinniment S. L., Wimpenny W. T., Appl. Environ. Microbiol. 58, 1629 (1992);

Wentland E., Stewart P. S., Huang C.-T., McFeters G., Biotechnol. Prog. 12, 316 (1996);

Neu T. R., Lawrence J. R., FEMS Microbiol. Ecol. 24, 11 (1997);

; K. D. Xu et al. Appl. Environ. Microbiol. 64 4035 (1998).

Lam J., Chan R., Lam K., Costerton J. W., Infect. Immun. 28, 546 (1980).

G. A. O'Toole and

Kolter R., Mol. Microbiol. 30, 295 (1998).

Davies D. G., Geesey G. G., Appl. Environ. Microbiol. 61, 860 (1995).

McCarter L., Silverman M., Mol. Microbiol. 4, 1057 (1990).

10.1128/jb.176.2.269-275.1994

Fuqua C., Winans S. C., Greenberg E. P., Annu. Rev. Microbiol. 50, 727 (1996).

D. G. Davies et al. Science 280 295 (1998).

Stickler D. J., Morris N. S., McLean R. J. C., Fuqua C., Appl. Environ. Microbiol. 64, 3486 (1998).

Boyd A., Chakrabarty A. M., ibid. 60, 2355 (1994).

Puskas A., Greenberg E. P., Kaplan S., Schaefer A. L., J. Bacteriol. 179, 7530 (1997).

Welsh M. J., Smith A. E., Cell 73, 1251 (1993);

; M. J. Welsh T. F. Boat L.-C. Tsui A. L. Beaudet in The Metabolic and Molecular Basis of Inherited Diseases A. L. Scriver A. L. Beaudet W. S. Sly D. Valle Eds. (McGraw-Hill New York 1995) vol. 3 pp. 3799–3876.

Joris L., Dab I., Quinton P. M., Am. Rev. Resp. Dis. 148, 1633 (1993);

10.1016/S0092-8674(00)81099-5

; M. J. Goldman et al. ibid. 88 553 (1997);

Zabner J., Smith J. J., Karp P. H., Widdicombe J. H., Welsh M. J., Mol. Cell 2, 397 (1998);

Pier G. B., Grout M., Zaidi T. S., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 12088 (1997).

Johansen H. K., Acta Pathol. Microbiol. Immunol. Scand. 104, 1 (1996).

We thank P. Dirckx K. Lange and N. Zear for help in preparation of figures. Supported by NSF grant MCB 9808308 NIH grant GM59026 and Cystic Fibrosis Foundation grant 97Z0 (E.P.G.) and by cooperative agreement ECD-8907039 with the Engineering Research Centers and Education Division of NSF (J.W.C. and P.S.S.).