原创分享：关于生物膜感染你了解吗？（之前分享一例肺部感染病例，提出问题的解答）

距离上次分享一例铜绿假单胞菌肺部感染病例已经接近1个月，我一直在不断查阅相关资料，为自己提出的疑问作出解答。同时分享自己整理文献的结果。生物膜相关知识真的很多，在生活中、医疗环境中很常见。在此主要讨论上次我提出的几个问题。其他的生物膜相关知识大家可以下载文末提供的相关文献进一步深入了解。其中有一篇国外的生物膜诊断和治疗指南我做了初步的翻译，也是颇费功夫，在此分享给大家，供大家参考学习。

新来的同学可以先复习一下之前分享的案例。

（案例分享+提出疑问)多重耐药铜绿假单胞菌感染的肺炎患者抗感染治疗策略

（案例分享+提出疑问)多重耐药铜绿假单胞菌感染的肺炎患者抗感染治疗策略

先来了解一下生物膜的一些知识！

生物膜（biofilm）：“生物膜”一词由J.William Costerton于1985年首次引入医学领域。生物被膜是指附着于有生命或无生命物体表面被微生物胞外大分子包裹的有组织的微生物群体[1]。环境中大多数微生物都是以生物膜形式生长，以抵御恶劣的环境。

细菌生物膜的结构与特征[2]：生物膜的物理支架是胞外聚合物（EPSs）基质，EPSs是一种细菌自我分泌的物质，可以使细菌细胞保持在一个包含基质的结构中，并将其附着在物体表面。生物膜的大部分成分是水合EPS，而不是细菌细胞，细菌细胞仅占2%-15%。EPS主要由多糖、蛋白质、脂质和细胞外DNA（eDNA）组成（图1）。增强的抗菌药物耐药性、营养物质捕获和社会合作是生物膜的三个主要特征，而EPS基质是这些重要特征的基础，生物膜的结构与高等生物组织有些相似，其结构复杂，基因表达具有高度特异性，导致了生物膜的抗性机制。

生物膜介导的抗菌药物耐药机制[10]：

1、何种菌、何种状态、多长时间容易产生生物被膜？

细菌和真菌均可以导致生物膜感染，生物膜可以由一种微生物或多种微生物组成。环境中大多数微生物都是以生物膜形式生长，以抵御恶劣的环境。

医疗相关生物被膜感染：分为医疗设备相关生物被膜感染和机体组织相关生物被膜感染。见下图2

图2典型的生物被膜感染[3]

关于多长时间会产生生物被膜，没有查到相关的总结性文献。根据一些研究性文章在体外对生物膜的动态观察了解到，生物膜的形成是非常迅速的。例如对金黄色葡萄球菌生物膜动态观察，细菌生物膜的粘附量随着培养时间的推移逐渐增加，在培养12h后，金黄色葡萄球菌开始粘附于玻片表面，呈散在分布；培养24h后聚集形成微菌落，36h、48h、60h后微菌落逐步变得更大，更密集；培养72h后形成成熟的生物膜，菌落呈片状连接，结构紧密，呈复层生长，菌间隙变大；培养至84h后生物膜开始播散脱落，菌体间间隙明显增大；培养至96h后生物膜脱落更为明显，玻片上仅残留部分粘附紧密的生物膜团块（见下图3）[5]。体外建立粪肠球生物膜模型，观察到粪肠球菌生物膜24h已基本成熟[6]。一项研究儿童细菌生物膜的形成与导管相关尿路感染关系的研究显示，随着留置导尿管时间的延长，达到10d以上的管壁可观察到逐渐成熟的细菌生物膜及大量细菌附着。随着留置导尿时间的每延长1d，导尿管管壁形成生物膜的风险就增加3.55倍。抗菌药物使用天数超过5d的导尿管壁形成生物膜的风险是抗菌药物使用天数5d以内的15.34倍[7]。

2、对于生物被膜，除了阿奇霉素还可选择哪些药物？

中国铜绿假单胞菌下呼吸道感染诊治专家共识（2022年版）中提到14元环（包括红霉素、罗红霉素、克拉霉素）与 15元环（阿奇霉素）大环内酯类与抗PA（铜绿假单胞菌）有效药物联合应用对PA生物被膜相关感染具有协调作用。[8]

大环内酯类即使在MIC以下仍能干扰细菌蛋白合成，且对大环内酯类耐药的铜绿假单胞菌也同样具有此活性，表明此类药物的抗微生物效应并非依赖其直接的抗菌活性，而是与其免疫调节作用有关，是一种间接效应，其机制主要包括：1）抑制微生物黏附；2）阻断毒性因子；3）抑制生物膜形成，低于MIC 的大环内酯类可抑制藻酸盐的合成，减少生物膜中铜绿假单胞菌的活菌数量，由于大环内酯类能破坏生物膜，使其恢复到浮游生物的形态，因而有利于其他抗单胞菌抗生素更好地发挥杀菌作用；4）抑制细菌群体感应。[9]

目前除了阿奇霉素，其他一些抗菌药物、一些消毒剂、中药、噬菌体、纳米材料、器械表面涂层等多种化学物质和方法抑制生物膜相关研究不断开发和应用。

下面列举在潜在生物膜形成的感染中当前有效的抗生素治疗方案，总结在下表2中[10]

表2根据特定微生物种类对现有抗生素治疗方案的总结

3、以上案例（之前的一个帖子分享的案例）有没有什么问题？

1）第一次药敏试验结果就显示了哌拉西林/他唑巴坦对铜绿假单胞菌中敏。给予哌拉西林/他唑巴坦的剂量为4.5gQ8h的剂量偏低（哌拉西林总剂量12g），基于药敏试验的推荐剂量复方制剂中哌拉西林至少应达到3gQ6h（见图3），而对于药敏中度敏感的结果，建议选择较推荐剂量更高的剂量或增加给药频率，推荐4.5gQ6h治疗方案，延长药物暴露时间，加强杀菌作用。

图4[11]

2）环丙沙星半衰期较短，0.4g日一次给药方案对耐药铜绿假单胞菌剂量不足，基于折点及重症感染/铜绿假单胞菌感染推荐剂量应为0.4gQ8h。（见图4）

图5[11]

3）氨基糖苷类对抗铜绿假单胞菌的抗菌活性较好，但是对于肺部感染，静脉给药肺内浓度不足。针对肺部感染，尤其是铜绿假单胞菌耐药程度较高、经验治疗失败的病例，建议选择肺部沉积浓度更高的联合喹诺酮类抗菌药物的联合用药方案。

4）相关指南文献均有表述，大环内酯类抗菌药物在低于MIC浓度中可发挥对生物膜的抑制作用，那么，按照阿奇霉素常规抗感染治疗方案给药会不会剂量偏大。对于能口服的患者是否应优先选择口服给药。

参考文献：

[1]Bacterial biofilms in nature and disease 1987

[2]Mechanisms and Control Strategies of Antibiotic Resistance in Pathological Biofilms 2021

[3]ESCMID生物膜感染的诊断和治疗指南2014年

[4]Towards diagnostic guidelines for biofilm-associated infections 2012

[5]临床分离金黄色葡萄球菌生物膜动态观察及药物敏感性研究2019

[6]细菌生物膜的形成与导管相关性尿路感染的关系2017

[7]粪肠球菌生物膜形成过程中群体感应相关基因的表达研究2013

[8]中国铜绿假单胞菌下呼吸道感染诊治专家共识 2022年版

[9]大环内酯类药物的抗菌外作用与临床应用专家共识 2017

[10]Targeting the Bacterial Protective Armour; Challenges and Novel Strategies in the Treatment of Microbial Biofilm 2018

[11]2020版中文CLISM100

内容还有很多不足，但是也是自己的一个不断的学习过程。学习—提出问题—查找资料—解决疑问。累积知识，并不断地提升自己！