综述：关于慢性伤口感染中生物膜动态和治疗靶点的转录组学见解（MIMET 107281）

《Journal of Microbiological Methods》：Transcriptomic insights into biofilm dynamics and therapeutic targets in chronic wound infections (MIMET 107281)

慢性伤口感染中细菌生物膜的形成机制、新型抑制策略及诊断技术进展。通过RNA测序发现Pseudomonas aeruginosa PAO1生物膜中lapA基因上调，nirS基因下调，NO诱导可破坏生物膜。新型疗法包括银纳米颗粒、乳铁蛋白、金属基纳米酶及微针贴片，组学技术和电化学传感器等诊断手段显著提升检测精度，混合菌群生物膜加重病情，需多模态联合治疗。

　　慢性伤口感染一直是临床治疗中的重大挑战，其核心问题在于细菌生物膜的形成。生物膜是由细菌分泌的胞外聚合物物质（EPS）构成的结构化微生物群落，能够有效抵御宿主免疫系统和抗菌药物的作用。这种特殊的结构不仅增强了细菌的存活能力，还使它们对传统治疗手段表现出更强的抗性，从而导致感染难以根除。因此，深入研究生物膜的形成机制、转录响应以及开发针对性的治疗策略，对于改善慢性伤口管理具有重要意义。

在研究中，科学家们发现多种新型的生物膜抑制策略，如银纳米颗粒、乳铁蛋白和胞外多糖，这些物质在抗菌、抗生物膜以及促进伤口愈合方面表现出显著效果。此外，金属基纳米酶（如Ru-原花青素纳米颗粒）和含有铈/锌复合材料的微针贴片也被认为是治疗糖尿病伤口生物膜相关感染的有前景方法。这些新型材料能够有效降低氧化应激，同时消除细菌，从而为慢性伤口感染的治疗提供了更多选择。

生物膜的形成是一个复杂且动态的过程，通常分为几个阶段。在初期，游离细菌会附着在伤口表面并开始分泌EPS，形成保护性的生物膜基质。随着生物膜的成熟，细菌之间通过群体感应（quorum sensing）机制进行通信，协调基因表达以增强其生存能力和抗生素耐受性。这一结构化的生物膜不仅阻碍了抗菌药物的渗透，还增加了感染的持续性和复发率。因此，针对生物膜的治疗策略需要突破传统方法的局限，采用更先进的技术手段。

RNA组学技术在生物膜研究中发挥了重要作用。通过RNA测序（RNA-seq）分析，研究人员能够识别与生物膜形成相关的关键基因。例如，在使用猪皮肤伤口模型进行的研究中，发现碱性磷酸酶基因lapA在生物膜形成过程中被显著上调，而硝酸盐还原途径的基因如nirS则被下调。这一发现为开发基于RNA的诊断工具和分子治疗策略提供了理论依据。同时，基因表达的调控还揭示了生物膜如何影响宿主的免疫反应和伤口愈合过程，进一步推动了精准医疗的发展。

生物膜不仅对细菌的存活和抗药性有重要影响，还对宿主的免疫系统产生显著作用。在慢性伤口中，生物膜会持续激活宿主免疫细胞，导致促炎性细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β的过量产生。这种长期的炎症反应会损害周围组织，破坏伤口愈合所需的微环境平衡。此外，生物膜还能通过物理屏障的方式阻止抗菌药物的渗透，使得感染更难以治愈。因此，理解生物膜对宿主免疫系统的干扰，对于开发有效的治疗策略至关重要。

面对生物膜的复杂性，单一的治疗手段往往难以取得理想效果。近年来，多模式治疗方法成为研究热点，结合了去腐术、抗菌敷料和控释药物系统等多种策略。这些方法能够协同作用，提高伤口愈合的成功率。例如，将抗微生物肽与生物膜破坏酶结合使用，可以增强抗菌效果并减少生物膜的再生。此外，利用细菌噬菌体进行治疗也是一种新兴的方向，噬菌体能够穿透生物膜并特异性地杀死致病菌，而不会影响有益菌群。这种疗法与传统抗生素联合使用，可以有效减少细菌耐药性的产生，提高治疗效果。

除了传统的抗菌手段，研究还探索了基于miRNA的治疗策略。miRNA抑制剂（AntagomiRs）可以用来阻断特定miRNA的活性，从而恢复免疫功能和细胞增殖能力。例如，抑制miR-146a和miR-106b的表达，有助于免疫细胞更有效地应对生物膜相关感染。相反，miRNA模拟物（mimics）则可以用于补充那些在慢性伤口中表达水平下降的miRNA，以促进愈合过程。这些基于miRNA的治疗方法为慢性伤口感染的治疗提供了新的思路。

在实际应用中，先进的检测技术对于早期识别生物膜感染同样重要。电化学生物传感器和肽核酸荧光原位杂交（PNA-FISH）等方法能够快速、准确地检测生物膜的存在，为临床诊断提供了重要工具。此外，随着下一代测序（NGS）和宏基因组学的发展，研究者能够更全面地分析慢性伤口中的微生物群落及其生物膜形成能力。这些技术不仅有助于识别主要的病原体，还能揭示其毒力因子和耐药基因，从而为个性化治疗提供依据。

生物膜的存在还与慢性伤口的高发病率密切相关。以糖尿病足溃疡为例，生物膜会破坏伤口愈合所需的血管生成过程，降低组织氧含量，并加剧炎症反应。同样，压力性溃疡和静脉性溃疡也常被生物膜占据，导致治疗难度增加。由于生物膜感染的难以根除，这些慢性伤口往往需要更长时间的治疗，增加了患者的住院时间和医疗成本，甚至可能导致截肢等严重后果。因此，有效管理生物膜感染对于改善患者预后和降低医疗负担具有重要意义。

为了应对这些挑战，科学家们正在开发一系列创新的治疗材料和方法。例如，利用细菌纳米纤维素（BNC）等生物材料，可以将抗微生物药物直接输送至感染部位，提高药物的局部浓度并减少全身副作用。此外，纳米技术的应用使得抗菌肽或抗生素能够更有效地穿透生物膜，从而增强治疗效果。这些新型材料和治疗方法的结合，为慢性伤口感染的治疗开辟了新的途径。

然而，尽管已有诸多进展，生物膜相关感染的诊断和治疗仍面临诸多挑战。传统的培养方法往往无法准确检测到生物膜中的细菌，因为这些微生物在生物膜中可能处于休眠状态。因此，开发更敏感和特异的诊断工具成为研究的重点。同时，生物膜的耐药性问题也促使研究人员探索新的抗菌策略，如噬菌体疗法和miRNA靶向治疗，以克服传统抗生素的局限性。

综上所述，慢性伤口感染中的生物膜问题是一个复杂的多因素挑战。它不仅影响感染的治疗效果，还对患者的健康和生活质量产生深远影响。因此，未来的研究应更加注重整合RNA组学、多模式治疗和新型生物材料，以实现对生物膜相关感染的精准诊断和高效治疗。这不仅有助于提高慢性伤口的治愈率，还能显著改善患者的临床结局，减少医疗资源的浪费，推动精准医疗的发展。