Nature子刊：危险的细菌生物膜有一个天敌

加州大学河滨分校的科学家们现在发现了一种化学物质，植物在受到压力时产生这种化学物质，可以防止危险的生物膜形成。这一突破为医疗保健以及防止工业环境中的设备腐蚀提供了潜在的进步。

　　

如果你的牙齿在不刷牙后感到模糊不清，那你就遇到了生物膜——一种粘在牙齿表面的黏糊糊的细菌层。在医疗环境中，当生物膜为导管和植入物等设备上的细菌形成保护屏障时，会使感染更难治疗。

加州大学河滨分校的科学家们现在发现了一种化学物质，植物在受到压力时产生这种化学物质，可以防止生物膜的形成。这一突破为医疗保健以及防止工业环境中的设备腐蚀提供了潜在的进步。

UCR分子生物化学杰出教授Katayoon Dehesh说：“简单来说，生物膜是微生物群落，比如细菌或真菌，它们粘在一起，在表面形成一层保护层。”他也是一项关于这一发现的研究的通讯作者。

“你可能把它们看作河岩石上的粘稠层或牙齿上的牙菌斑。虽然它们是许多生态系统的自然组成部分，但生物膜可能会导致大问题。”

发表在《自然通讯》杂志上的这项研究强调了一种特殊代谢物的重要性，这种代谢物是植物、细菌甚至一些寄生虫（比如导致疟疾的寄生虫）在维持生命的化学反应中产生的一种分子。

在植物中，这种代谢物MEcPP不仅在产生必需化合物中起着关键作用，而且在胁迫信号传导中也起着关键作用。例如，当植物以某种方式受损，过多的氧气进入其细胞时，它就会积累MEcPP。然后这个分子在植物内部触发保护反应。研究人员发现，同样的分子对大肠杆菌等细菌有惊人的影响：它通过干扰生物膜附着在表面的能力来破坏生物膜的发育。

在医疗环境中，生物膜生长在导管、支架或植入物等设备上，使感染更难治疗，因为生物膜中的微生物对抗生素具有高度耐药性。在工业环境中，它们堵塞管道，污染食品加工设备，并造成腐蚀。

Dehesh说：“通过防止生物膜形成的早期阶段，这种分子为任何依赖清洁表面的行业提供了真正的潜力。”

细菌依靠被称为菌毛的毛发状结构将自己固定在表面，这是生物膜形成的关键步骤。菌毛帮助细菌附着在医疗植入物、管道甚至牙齿上，在那里它们分泌一种保护基质，保护细菌免受抗生素和清洁剂的侵害。没有菌毛，生物膜的形成就无法开始。

“生物膜就像细菌的堡垒，”UCR项目科学家、该论文的第一作者Jingzhe Guo说。“通过破坏附着的初始阶段，MEcPP基本上解除了细菌建立这些堡垒的能力。”

通过对9000多种细菌突变体的基因筛选，研究小组确定了一种名为time的关键基因，它在菌毛的产生中起着“关闭开关”的作用。MEcPP增强了该基因的活性，增加了fme的表达。这反过来又阻止了细菌产生菌毛和形成生物膜。

Jingzhe Guo说：“我们的发现可以在广泛的行业中激发生物膜预防策略。”“从更清洁的水系统到更好的牙科护理产品，可能性是巨大的。”

生物膜不仅是一个医学问题，而且在工业环境中也是一个昂贵的问题。它们会堵塞管道，腐蚀机械，污染食品加工设施。管理生物膜的传统方法通常依赖于刺激性的化学物质或昂贵的处理方法，这些方法可能对环境有害，或者随着细菌的适应时间的推移而失效。

Jingzhe Guo说：“这项研究证明了植物生物学和微生物学之间意想不到的联系。想到植物用来表示压力的分子有一天可能帮助人类对抗细菌威胁，这真是令人兴奋。”