淺談畜禽養殖中細菌生物被膜的防治

趙 楠

（義縣農業農村局農業綜合行政執法隊，遼寧 義縣 121100）

1 細菌生物被膜

細菌生物被膜（Biofilm，BF）是細菌黏附潮濕物體表面生活時所采取的一種生長方式。根據細菌位置的不同可具體分為游離菌、表層菌和里層菌等。BF最早由 Leeuwenhoek在1676年觀察牙斑致密物時發現，直到1978年Costerton等進一步定義和豐富了BF相關研究理論。研究表明，幾乎所有的細菌在一定條件下都可以形成生物被膜。在規模化畜牧養殖中，飲水管線、畜舍地面、料槽水槽及畜禽體表等部位是細菌形成生物被膜較多的地方，在日常用藥注射、手術等器具上也容易黏附細菌生物被膜，這給養殖場畜禽健康和減抗養殖帶來了巨大隱患，不僅嚴重影響畜禽生長發育和畜產品安全。

微生物可在營養豐富或營養不良的環境中生存，并形成具有多細胞聚集物和細胞代謝物網絡的生物膜。為了相對穩定生物膜的形成，微生物可自主產生由蛋白質、碳水化合物和基因信息載體胞外DNA組成的細胞外基質，使細胞能夠很好地粘附于宿主和極端環境中，而且也有利于生存。現在隨著它們對宿主免疫系統影響和耐藥性的逐步增強，生物被膜的研究和防治日益成為研究熱點。BF中的細菌對抗菌藥物高度耐藥并可逃避宿主的免疫作用，導致感染遷延不愈，被稱為BF相關感染。

現有研究表明，形成BF主要分為四步。一是黏附，細菌首先黏附在宿主表面，然后眾多細菌聚集在一起，形成一層薄膜，也即早期的BF。但該階段其保護機制并不健全，薄膜易受外界物質破壞，這也是大多數藥物作用與細菌BF的最佳時期。二是發展階段，該過程細菌大量分泌胞外多糖（PIA），從而加固細菌BF的厚度及硬度，對外部侵入具有較強的保護作用。三是成熟階段，大量細菌黏附在一起，達到一定程度，就形成了成熟的BF，此時BF所包裹的菌團與其他菌團間形成一個通道，經由通道可以給菌團輸送各種營養物質及排出各種廢棄物質。四是脫落階段，BF成熟一定時間后，部分細菌會從菌團當中游離出來，參與到下一個BF形成的循環過程中去。

2 BF的主要耐藥機制

2.1 屏障作用

由于細菌表面沒有什么膜狀物保護，所以藥物作用時，較易直接殺死。在大量細菌黏附宿主后，逐漸形成BF，在被膜包裹下，阻隔了抗菌藥物與BF內細菌的接觸，藥物很難進入BF內部，從而起到屏障作用，達到耐藥的效果。所以屏障作用并不是真正的抑制藥物的抗菌作用，只是形成一層屏障，一旦屏障被消除，藥物可以作用于細菌，同樣能達到抑菌效果。

2.2 外界環境

細菌BF能夠形成，跟菌團所處的外界環境息息相關，在營養物質充足、生長空間允許、外界溫度和pH等均適合的狀態下，菌團能夠生長良好，一旦有變化，就會導致菌團生長及生理狀態發生變化，從而使得菌團無法良好的在胞外多糖“保護膜”下達到抑菌。研究表明，鎂的缺乏使得銅綠假單胞菌對氨基苷類抗生素、乙二胺四乙酸、多黏菌素B的抗藥性顯著提高。

2.3 密度感應系統（QS系統）

目前認為，QS系統就是細菌BF一個重要的耐藥因素，QS系統是指細菌根據群體密度的大小利用信號分子進行信息交流，并調控特定基因的表達使群體行為協調。細菌在形成BF之前需要粘附，而QS系統就是促使細菌本身分泌一定的信號分子，然后信號分子促使細菌黏附，聚集，并大量分泌胞外多糖，從而細菌表面形成BF，達到抑菌的效果。但是細菌也不是盲目的擴增，QS系統同樣在BF形成以后，信號分子就會與某些特定的受體結合，激發特定的基因表達，使得整個BF系統達到平衡。因此，破壞QS系統的表達對于抑制細菌BF的形成具有重要的意義。

3 BF的防治

養重于防、防重于治的養殖理念已經逐步深入人心。在規模化現代養殖中，抑制預防BF的形成尤為關鍵。對于已經形成的BF，可以利用抗BF藥物進行抑制或殺滅。在日本等國家，大環內酯類抗生素已廣泛應用于BF相關感染。大環內酯可以通過抑制甘露糖-6-磷酸合成過程中的GMD來干擾海藻酸鹽的合成，也可以抑制細菌信號轉導系統QS系統，從而影響BF形成。在我國，過去養殖場多使用抗生素、燒堿等加以簡單防治，但伴隨著細菌耐藥性的提高和環境保護的要求，近年來，利用中獸藥開發抗菌劑的研究成為獸用抗菌藥減量化使用背景下的研究熱點。中獸藥廉價且副作用較小，易獲取。研究表明，甘草查耳酮A作用于細菌BF后，細菌BF基因的表達水平有顯著性的變化。蒲公英水提物具有良好地抑菌和殺菌效果，可以通過影響eDNA釋放量而達到抑制細菌BF形成的作用。此外，左氧氟沙星+維生素C能夠顯著抑制病原菌初始BF和成熟BF的形成。還有研究顯示，左氧氟沙星聯合黏菌素（colistin）對多重耐藥鮑曼不動桿菌BF具有一定作用。噬菌體、藻酸鹽等治療方法在一些臨床手術預后治療中也有使用。

在豬場養殖中，為了預防仔豬斷奶后的容易發生的藍耳病、鏈球菌病、副豬嗜血桿菌病等，我們通常會將替米考星預混劑與復方阿莫西林粉共同使用，臨床上具有不錯的使用效果。但也有人認為，兩種藥物間存在有拮抗作用從而降低療效。事實上，由于復方阿莫西林粉無法通過細菌BF與其中的細菌胞壁結合。而替米考星預混劑可在BF上打孔，而利于復方阿莫西林粉通過孔穴進入菌膜內層，起到殺菌作用。故而二者具有較好的協同作用。