Biofilms: Cơ chế sinh tồn của vi sinh vật có liên quan lâm sàng
Tóm tắt
Mặc dù màng sinh học (biofilm) lần đầu tiên được mô tả bởi Antonie van Leeuwenhoek, lý thuyết mô tả quá trình hình thành màng sinh học chưa được phát triển cho đến năm 1978. Hiện nay, chúng ta hiểu rằng màng sinh học là phổ quát, xuất hiện trong các hệ thống nước thông thường và công nghiệp, cũng như ở nhiều môi trường và thiết bị y tế có liên quan đến sức khỏe cộng đồng. Sử dụng các công cụ như kính hiển vi điện tử quét và, gần đây hơn, kính hiển vi laser quét huỳnh quang, các nhà nghiên cứu màng sinh học hiện đã hiểu rằng màng sinh học không phải là các dạng trầm tích tế bào đồng nhất, mà là những cộng đồng phức tạp của các tế bào liên kết với bề mặt, được bao bọc trong một ma trận polyme chứa các kênh nước mở. Các nghiên cứu tiếp theo đã chỉ ra rằng kiểu hình màng sinh học có thể được mô tả thông qua các gen được biểu hiện bởi các tế bào liên quan đến màng sinh học. Các sinh vật nhỏ phát triển trong màng sinh học có khả năng kháng lại các tác nhân kháng khuẩn rất cao bằng một hoặc nhiều cơ chế. Các sinh vật vi sinh liên quan đến màng sinh học đã được chứng minh là liên quan đến một số bệnh ở người, chẳng hạn như viêm nội tâm mạch van sinh và xơ nang, và có khả năng xâm chiếm nhiều loại thiết bị y tế. Mặc dù bằng chứng dịch tễ học chỉ ra rằng màng sinh học là nguồn gốc của một số bệnh nhiễm trùng, nhưng các cơ chế chính xác qua đó các sinh vật vi sinh liên quan đến màng sinh học gây ra bệnh vẫn chưa được hiểu rõ. Việc tách rời các tế bào hoặc cụm tế bào, sản xuất endotoxin, tăng cường khả năng kháng chống lại hệ miễn dịch của vật chủ, và cung cấp một môi trường cho sự phát sinh của các sinh vật có khả năng kháng thuốc đều là những quá trình có thể khởi phát và phát triển bệnh. Các chiến lược hiệu quả nhằm ngăn ngừa hoặc kiểm soát màng sinh học trên các thiết bị y tế phải xem xét đến tính chất độc đáo và bền bỉ của chúng. Các chiến lược can thiệp hiện tại được thiết kế để ngăn chặn việc xâm chiếm thiết bị ban đầu, giảm thiểu sự gắn kết tế bào vi sinh vật vào thiết bị, thâm nhập vào ma trận màng sinh học và tiêu diệt các tế bào liên quan, hoặc loại bỏ thiết bị khỏi bệnh nhân. Trong tương lai, các phương pháp điều trị có thể dựa vào việc ức chế các gen liên quan đến sự gắn kết tế bào và hình thành màng sinh học.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Anaissie, E., G. Samonis, D. Kontoyiannis, J. Costerton, U. Sabharwal, G. Bodey, and I. Raad. 1995. Role of catheter colonization and infrequent hematogenous seeding in catheter-related infections. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis.14:135-137.
Appelgren, P., U. Ransjo, L. Bindslev, and O. Larm. 1995. Does surface heparinisation reduce bacterial colonisation of central venous catheters? Lancet345:130.
Biedlingmaier, J., R. Samaranayake, and P. Whelan. 1998. Resistance to biofilm formation on otologic implant materials. Otolaryngol. Head Neck Surg.118:444-451.
Braunwald, E. 1997. Valvular heart disease, p. 1007-1076. In E. Braunwald (ed.), Heart disease, 5th ed., vol. 2. W. B. Saunders Co., Philadelphia, Pa.
Callacombe, S. J., and L. L. Fernandes. 1995. Detecting Legionella pneumophila in water systems: a comparison of various dental units. JADA126:603-608.
Carrel, T., T. Nguyen, B. Kipfer, and U. Althaus. 1998. Definitive cure of recurrent prosthetic endocarditis using silver-coated St. Jude Medical Heart Valves: a preliminary case report. J. Heart Valve Dis.7:531-533.
Characklis, W. G. 1990. Biofilm processes, p. 195-232. In W. G. Characklis and K. C. Marshall (ed.), Biofilms. John Wiley & Sons, New York, N.Y.
Characklis, W. G., and K. C. Marshall. 1990. Biofilms: a basis for an interdisciplinary approach, p. 3-15. In W. G. Characklis and K. C. Marshall (ed.), Biofilms. John Wiley & Sons, New York, N.Y.
Characklis, W. G., G. A. McFeters, and K. C. Marshall. 1990. Physiological ecology in biofilm systems, p. 341-394. In W. G. Characklis and K. C. Marshall (ed.), Biofilms. John Wiley and Sons, New York, N.Y.
Biofilms 1990
Chesney, P. J. 1994. Infections of the female genital tract, p. 347-374. In A. L. Bisno and F. A. Waldovogel (ed.), Infections associated with indwelling medical devices, 2nd ed. American Society for Microbiology, Washington, D.C.
Costerton, J. W., and H. M. Lappin-Scott. 1995. Introduction to microbial biofilms, p. 1-11. In H. M. Lappin-Scott and J. W. Costerton (ed.), Microbial biofilms. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom.
Dart, J. K. G. 1996. Contact lens and prosthesis infections, p. 1-30. In W. Tasman and E. A. Jaeger (ed.), Duane's foundations of clinical ophthalmology. Lippincott-Raven, Philadelphia, Pa.
Microbiology 1980
Donlan, R. M., R. Murga, and L. Carson. 1999. Growing biofilms in intravenous fluids, p. 23-29. In J. Wimpenny, P. Gilbert, J. Walker, M. Brading, and R. Bayston (ed.), Biofilms: the good, the bad, and the ugly. Bioline, Cardiff, Wales.
Douglas, J. L., and C. G. Cobbs. 1992. Prosthetic valve endocarditis, p. 375-396. In D. Kaye (ed.), Infective endocarditis, 2nd ed. Raven Press Ltd., New York, N.Y.
DuGuid, I. G., E. Evans, M. R. W. Brown, and P. Gilbert. 1990. Growth-rate-dependent killing by ciprofloxacin of biofilm-derived Staphylococcus epidermidis; evidence for cell-cycle dependency. J. Antimicrob. Chemother.30:791-802.
Durack, D. T., and P. B. Beeson. 1972. Experimental bacterial endocarditis II. Survival of bacteria in endocardial vegetations. Br. J. Pathol.53:50-53.
Ehlers, L. J., and E. J. Bouwer. 1999. RP4 plasmid transfer among species of Pseudomonas in a biofilm reactor. Water Sci. Technol.7:163-171.
Feigin, R. D., M. W. Kline, S. R. Hyatt, and K. L. Ford III. 1992. Otitis media, p. 174-189. In R. D. Feigin and J. D. Cherry (ed.), Textbook of pediatric infectious diseases, 3rd ed., vol. 1. W. B. Saunders Co., Philadelphia, Pa.
Ferguson, D. J. P., A. A. McColm, D. M. Ryan, and P. Acred. 1986. A morphological study of experimental staphylococcal endocarditis and aortitis. II. Interrelationship of bacteria, vegetation and cardiovasculature in established infections. Br. J. Exp. Pathol.67:679-686.
Furuhashi, M., and T. Miyamae. 1985. Prevention of bacterial contamination of water in dental units. J. Hosp. Infect.6:81-88.
Gourin, C. G., and R. N. Hubbell. 1999. Otorrhea after insertion of silver oxide-impregnated silastic tympanostomy tubes. Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg.125:446-450.
Hancock, E. W. 1994. Artificial valve disease, p. 1539-1545. In R. C. Schlant, R. W. Alexander, R. A. O'Rourke, R. Roberts, and E. H. Sonnenblick (ed.), The heart arteries and veins, 8th ed., vol. 2. McGraw-Hill, Inc., New York, N.Y.
Reference deleted.
Illingworth, B. L., K. Twenden, R. F. Schroeder, and J. D. Cameron. 1998. In vivo efficacy of silver-coated (silzone) infection-resistant polyester fabric against a biofilm-producing bacteria, Staphylococcus epidermidis. J. Heart Valve Dis.7:524-530.
Jacobs, L., E. E. DeBruyn, and T. E. Cloete. 1996. Spectrophotometric monitoring of biofouling. Water Sci. Technol.34:533-540.
Karchmer, A. W., and G. W. Gibbons. 1994. Infections of prosthetic heart valves and vascular grafts, p. 213-249. In A. L. Bisno and F. A. Waldvogel (ed.), Infections associated with indwelling medical devices, 2nd ed. American Society for Microbiology, Washington, D.C.
Kaye, D., and M. T. Hessen. 1994. Infections associated with foreign bodies in the urinary tract, p. 291-307. In A. L. Bisno and F. A. Waldovogel (ed.), Infections associated with indwelling medical devices, 2nd ed. American Society for Microbiology, Washington, D.C.
Kite, P., B. M. Dobbins, M. H. Wilcox, W. N. Fawley, A. J. L. Kindon, D. Thomas, M. J. Tighe, and M. J. McMahon. 1997. Evaluation of a novel endoluminal brush method for in situ diagnosis of catheter related sepsis. J. Clin. Pathol.50:270-282.
Kjaergard, H. K., J. Tingleff, U. Abildgaard, and G. Pettersson. 1999. Recurrent endocarditis in silver-coated heart valve prosthesis. J. Heart Valve Dis.8:140-142.
Reference deleted.
Microbial biofilms 1995
Lewandowski, Z. 2000. Structure and function of biofilms, p. 1-17. In L. V. Evans (ed.), Biofilms: recent advances in their study and control. Harwood Academic Publishers, Amsterdam, The Netherlands.
Lewis, R. 1998. A review of bacteriological culture of removed intrauterine contraceptive devices. Br. J. Fam. Plan.24:95-97.
Livornese, L. L., and O. M. Korzeniowski. 1992. Pathogenesis of infective endocarditis, p. 19-35. In D. Kaye (ed.), Infective endocarditis, 2nd ed. Raven Press, New York, N.Y.
Maki, D. G. 1994. Infections caused by intravascular devices used for infusion therapy: pathogenesis, prevention, and management, p. 155-212. In A. L. Bisno and F. A. Waldovogel (ed.), Infections associated with indwelling medical devices, 2nd ed. American Society for Microbiology, Washington, D.C.
Marsh, P. D. 1995. Dental plaque, p. 282-300. In H. M. Lappin-Scott and J. W. Costerton (ed.), Microbial biofilms. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom,
Marshall, K. C. 1976. Interfaces in microbial ecology, p. 44-47. Harvard University Press, Cambridge, Mass.
Mayo, J. A., K. M. Oertling, and S. C. Andrieu. 1990. Bacterial biofilm: a source of contamination in dental air-water-syringes. Clin. Prev. Dent.12:13-20.
McLean, R. J. C., J. C. Nickel, and M. E. Olson. 1995. Biofilm associated urinary tract infections, p. 261-273. In H. M. Lappin-Scott and J. W. Costerton (ed.), Microbial biofilms. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom.
Meluleni, G. J., M. Grout, D. J. Evans, and G. B. Pier. 1995. Mucoid Pseudomonas aeruginosa growing in a biofilm in vitro are killed by opsonic antibodies to the mucoid exopolysaccharide capsule but not by antibodies produced during chronic lung infection in cystic fibrosis patients. J. Immunol.155:2029-2038.
Murdoch-Kinch, C. A., N. A. Andrews, S. Atwan, R. Jude, M. J. Gleason, and J. A. Molinari. 1997. Comparison of dental water quality management procedures. JADA128:1235-1243.
Nickel, J. C., J. Downey, and J. W. Costerton. 1992. Movement of Pseudomonas aeruginosa along catheter surfaces. Urology34:93-98.
Perrotta, E., and M. Fiore. 1997. Native valve infective endocarditis caused by Streptococcus bovis. Efficacy of short-term antibiotic therapy and usefulness of serial echocardiographic evaluation. Recent Prog. Med.88:521-525.
Reference deleted.
Roberts, R. B. 1992. Streptococcal endocarditis: the viridins and beta hemolytic streptococci, p. 191-208. In D. Kaye (ed.), Infective endocarditis, 2nd ed. Raven Press, New York, N.Y.
Santiago, J. I., M. K. Huntington, A. M. Johnston, R. S. Quinn, and J. F. Williams. 1994. Microbial contamination of dental unit waterlines: short-and long-term effects of flushing. Gen. Dent.42:528-535.
Shapiro, L., and R. E. Stallard. 1977. Etiology of periodontal disease, p. 74-80. In R. C. Caldwell and R. E. Stallard (ed.), A textbook of preventive dentistry. W. B. Saunders, Philadelphia, Pa.
Stickler, D. J. 1996. Bacterial biofilms and the encrustation of urethral catheters. Biofouling94:293-305.
Stickler, D. J., J. King, J. Nettleton, and C. Winters. 1993. The structure of urinary catheter encrusting bacterial biofilms. Cells Mater.3:315-319.
Ph.D. thesis 1996
Tunkel, A. R., and G. L. Mandell. 1992. Infecting microorganisms, p. 85-97. In D. Kaye (ed.), Infective endocarditis, 2nd ed. Raven Press, New York, N.Y.
Reference deleted.
Wells, C. J., G. J. Leech, A. M. Lever, and M. H. Wansbrough-Jones. 1995. Treatment of native valve Candida endocarditis with flucanazole. J. Infect. Dis.31:233-235.
Williams, H. N., J. Kelley, D. Folineo, G. C. Williams, C. L. Hawley, and J. Sibiski. 1994. Assessing microbial contamination in clean water dental units and compliance with disinfection protocol. JADA125:1205-1211.