《Diagnostic Microbiology and Infectious Disease》:A comprehensive review of
Candida spp./bacteria interactions within polymicrobial biofilms: resistance and therapeutic strategies
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真菌感染主要由白念珠菌等机会致病菌引起,可形成多菌种生物膜导致耐药性增强,影响医疗设备植入和免疫防御。摘要:真菌通过形成多菌种生物膜增强耐药性,挑战传统治疗,需采用药物组合及表面改性策略。
阿梅尔·哈利米(Amel Halimi)|扎希拉·扎基亚·巴巴·艾哈迈德-卡齐·塔尼(Zahira Zakia Baba Ahmed-Kazi Tani)|穆罕默德·艾萨维(Mohammed Aissaoui)
阿尔及利亚的特莱姆森大学(Tlemcen University, Algeria)
摘要
真菌感染主要由Candida属的机会性物种引起。这些酵母菌可以在活体或惰性表面上与细菌形成多微生物生物膜,包括医疗设备表面。这些生物膜内的协同或拮抗作用会增强病原体的毒力,并提高其对抗菌药物和宿主免疫防御的抵抗力。为应对这种抗性,人们正在付出巨大努力来减少治疗失败的情况。使用抗真菌药物-抗生素-天然化合物的组合,以及修改医疗设备表面,提供了有希望的解决方案。
引言
全球每年约有170万人死于真菌感染[1,2]。其中近90%的感染是由属于Candida属的机会性酵母菌引起的[1]。这些感染是医疗相关感染的主要原因之一,构成了重大的公共卫生问题[3],[4],[5],[6]。最容易受到这些感染影响的人群包括患有严重疾病或免疫缺陷的患者、接受过广谱抗生素治疗的患者、早产儿以及使用医疗设备的个体[7]。Candida酵母菌能够附着并定植在医疗设备表面,为其他微生物(如细菌)的生长提供了有利环境,最终形成称为生物膜的微生物群落[8],[9],[10],[11],[12]。这种被称为固着生长的生活方式与浮游生长模式不同,其特征是微生物形成复杂的三维结构,这些结构嵌入在自合成的保护性基质中,其组成会根据涉及的微生物和生物膜发育的环境而显著变化[13,14]。这种细胞外基质主要由水(高达97%)组成,呈非均匀分布,主要负责生物膜内营养物质的运输[15,16]。它还含有胞外多糖、核酸、营养物质、代谢产物、细胞裂解产物、蛋白质、脂质以及其他来自周围环境的成分[17,18,8]。此外,它还可能包含宿主来源的成分,如纤维蛋白、血小板或免疫球蛋白[15,16,19]。生物膜中涉及的病原体多样性取决于设备类型及其植入时间,这可能会显著增加临床并发症的风险。事实上,生物膜是能够逃避宿主免疫防御和抗菌治疗的持续存在的微生物来源,从而增加了治疗生物膜相关感染的难度[20],[21],[22]。鉴于这些困难,移除设备仍然是治愈感染的一种决定性方法。然而,这一过程并不总是可行的,并且可能伴随并发症和较高的成本[23],[24],[25],[26]。微生物还可能定植在设备周围的组织中,导致更换设备后的再次感染。据估计,这类感染占人类所有微生物感染的约80%,使得生物膜成为一个特别重要的研究领域[21],[27],[28]。
章节摘录
生物膜内Candida菌种与细菌的相互作用
Candida菌种是最常见的真菌病原体,它们与多种致病细菌共同形成跨界的多微生物生物膜[29]。据估计,超过25%的Candida感染是多微生物感染,即在生物表面(如皮肤、肺部、口腔和胃肠道)和非生物表面(包括生物医学仪器和医疗设备)上同时分离出Candida和细菌[26],[30],[31],[32],[33]。
抗菌药物耐药性
多微生物相互作用最令人担忧的影响之一是抗菌药物耐药性的产生。多项研究表明,多微生物生物膜比单菌种生物膜更具耐药性。药物通过胞外多糖基质的有限扩散是耐药性的主要机制之一[90,91]。该基质促进了微生物细胞的附着和固定,从而保护它们免受环境压力和抗菌药物的影响。
治疗策略
真菌和细菌病原体的同时存在,加上抗菌药物耐药性问题,使得生物膜相关感染的诊断和治疗极其困难,也增加了对患者的整体管理难度,尤其是在重症监护病房中。事实上,针对单一菌种的抗菌药物治疗往往会导致非目标微生物的增殖和感染的持续存在。
结论
与生物膜相关的多微生物感染对人类健康构成了重大挑战,因为它们具有复杂性、持久性以及对抗菌治疗的增强抵抗力。生物膜内不同微生物物种之间的协同或拮抗作用强烈影响病原体的毒力、宿主的免疫反应以及传统疗法的效果。多微生物生物膜中的耐药性是由多种机制共同作用的结果。
作者贡献
阿梅尔·哈利米(Amel Halimi):概念化、研究、撰写初稿。扎希拉·扎基亚·巴巴·艾哈迈德-卡齐·塔尼(Zahira Zakia Baba Ahmed-Kazi Tani):概念化、指导。穆罕默德·艾萨维(Mohammed Aissaoui):验证。
CRediT作者贡献声明
阿梅尔·哈利米(Amel Halimi):撰写初稿、进行研究、进行概念化。扎希拉·扎基亚·巴巴·艾哈迈德-卡齐·塔尼(Zahira Zakia Baba Ahmed-Kazi Tani):指导、进行概念化。穆罕默德·艾萨维(Mohammed Aissaoui):验证。