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大环内酯类及β-内酰胺类药物对猪链球菌生物被膜的体外作用研究

作　者: 刘静
导　师: 李艳华
学　校: 东北农业大学
专　业: 基础兽医学
关键词: 猪链球菌生物被膜大环内酯类药物 β-内酰胺类药物体外作用
分类号: S858.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

猪链球菌病是由猪链球菌引起的一种重要的人畜共患病,可导致猪的脑膜炎、关节炎、心内膜炎以及败血症等症状。最常见的致病类型为血清2型猪链球菌,不仅对猪的致病性最强,而且可感染特定人群并致死,给人类公共卫生和养猪业带来巨大影响。当猪链球菌形成生物被膜时,生物被膜为细菌提供了一种保护性生活方式,提高了其抗逆性和致病性。因此,本试验研究了大环内酯类及β-内酰胺类抗生素对猪链球菌及其生物被膜的抗菌活性,并分析大环内酯类药物对生物被膜的干预作用及与p-内酰胺类药物联用对生物被膜的体外作用,为猪链球菌生物被膜的耐药性及临床上合理的治疗猪链球菌生物被膜感染提供实验依据。以美国临床检验标准委员会(NCCLS)作为判断标准,采用微量稀释法测定了大环内酯类药物和β-内酰胺类药物对4株2型猪链球菌的最小抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)。结果表明,大环内酯类药物的耐药率达100%；β-内酰胺类药物的耐药率为0%。通过卡尔加里生物被膜装置Calgary Biofilm Device, CBD),应用结晶紫染色法和扫描电镜确定猪链球菌生物被膜的形成周期和形态结构。结果表明,在72h,猪链球菌生物被膜达到了成熟阶段,猪链球菌在生物被膜内彼此粘连,形成致密的三维立体结构。分别测定大环内酯类药物和p-内酰胺类药物对生物被膜的最低生物被膜抑制浓度(Minimal Biofilm Inhibitory Concentration, MBIC)与最低生物被膜清除浓度(Minimal Biofilm Eradication Concentration, MBEC),结果显示,大环内酯类药物和β-内酰胺类药物对生物被膜的MBIC和MBEC均比浮游细菌的MIC高。大环内酯类药物对猪链球菌生物被膜形成干预作用试验中,在培养猪链球菌生物被膜的同时,分别将OMIC、1/4MIC、1/16MIC大环内酯类药物加入到菌液中,培养72h后观察生物被膜的形态结构,同时用高效液相色谱仪(High Performance Liquid Chromatograph, HPLC)检测猪链球菌的群体感应系统(Quorum Sensing, QS)中感受态刺激肽(Competence-stimulating peptide, CSP)的含量。结果显示,经1/4、1/16MIC药物处理后的生物被膜结构与OMIC处理组相比,红霉素和阿奇霉素处理组的细菌生物被膜结构不存在,但散在粘附着猪链球菌；经药物处理后的CSP信号肽含量与未处理组相比明显降低(P<0.01),1/4MIC药物处理组与1/16MIC药物处理组之间相比差异不显著(P>0.05),未表现出浓度相关性。而泰乐菌素对猪链球菌生物被膜无干预作用。大环内酯类药物对猪链球菌成熟生物被膜的破坏作用试验中,使用0MIC、1/4MIC、1/16MIC大环内酯类药物处理成熟生物被膜后,观察生物被膜的形态结构,同时使用HPLC测定CSP的含量,结果表明,经各药物处理后的生物被膜均已经不再完整,呈细碎散在的、没有规则的结构；经红霉素和阿奇霉素处理后的生物被膜中CSP的含量与未处理组相比明显降低(P<0.01),1/4MIC药物处理组与1/16MIC药物处理组之间相比差异不显著(P>0.05),未表现出浓度相关性。然而经泰乐菌素处理后的生物被膜中CSP的含量与未处理组相比差异不显著(P>0.05)。通过OMIC.1/4MIC.1/16MIC的红霉素和阿奇霉素对生物被膜进行干预后,测定p-内酰胺类药物对细菌生物被膜的MBIC和MBEC,结果显示,经1/4、1/16MIC红霉素和阿奇霉素分别处理生物被膜后,β-内酰胺类药物对生物被膜的MBIC与MBEC与OMIC组相比均显著降低(P<0.01),表明红霉素和阿奇霉素对β-内酰胺类药物具有增效作用,但1/4MIC药物处理组与1/16MIC药物处理组之间相比差异不显著(P>0.05),未表现出浓度相关性。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
1. 引言  12-28
  1.1 细菌生物被膜的概述  12-13
    1.1.1 细菌生物被膜的发展简史  12
    1.1.2 细菌生物被膜的结构与特性  12-13
  1.2 细菌生物被膜的形成过程  13-14
    1.2.1 细胞黏附  13
    1.2.2 微菌落形成  13
    1.2.3 生物被膜成熟  13
    1.2.4 细菌的脱落与再植  13-14
  1.3 猪链球菌生物被膜的形成  14
  1.4 细菌生物被膜的耐药机制  14-15
    1.4.1 黏质物屏障作用  14-15
    1.4.2 生物被膜细菌的生长速度减慢  15
    1.4.3 生物被膜表型的表达  15
  1.5 生物被膜与动物细菌耐药性的相关性  15-17
  1.6 细菌的群体感应系统在细菌生物被膜形成中的作用  17-19
    1.6.1 细菌群体感应系统概述  17
    1.6.2 链球菌中的QS系统与其调节机制  17-18
    1.6.3 细菌的群体感应系统应用的研究  18-19
  1.7 生物被膜的体外研究装置  19-20
    1.7.1 试管法  19
    1.7.2 微孔板法  19
    1.7.3 卡尔加里生物膜装置  19-20
    1.7.4 生物被膜连续培养装置  20
    1.7.5 平板培养法  20
    1.7.6 透析膜法  20
  1.8 细菌生物被膜的检测方法  20-22
    1.8.1 定性检测  20-21
    1.8.2 定量分析  21-22
  1.9 国内外对细菌生物被膜培养装置及检测方法的应用  22-23
  1.10 细菌生物被膜的防治  23-24
  1.11 大环内酯类药物  24-25
    1.11.1 大环内酯类药物的分类  24
    1.11.2 大环内酯类药物对细菌生物被膜的作用机制  24
    1.11.3 国内外大环内酯类药物对细菌生物被膜作用的研究  24-25
  1.12 β-内酰胺类药物  25-27
    1.12.1 β-内酰胺类药物的分类  25-26
    1.12.2 β-内酰胺类药物的抗菌机制  26
    1.12.3 β-内酰胺类药物对国内外猪链球菌敏感性现状  26-27
  1.13 研究目的与意义  27-28
2. 材料和方法  28-34
  2.1 材料  28-29
    2.1.1 菌株  28
    2.1.2 药品  28
    2.1.3 培养基及试剂  28
    2.1.4 仪器设备  28-29
  2.2 方法  29-34
    2.2.1 猪链球菌生物被膜形成及其测定  29-30
    2.2.2 抗菌药物对猪链球菌抗菌活性的研究  30-31
    2.2.3 大环内酯类药物对生物被膜形成的干预作用及对成熟生物被膜的破坏作用  31-33
    2.2.4 大环内酯类药物与β-内酰胺类药物对猪链球菌的协同作用  33-34
3. 实验结果与分析  34-48
  3.1 猪链球菌生物被膜形成能力  34
  3.2 扫描电镜观察成熟猪链球菌生物被膜的超微结构  34-35
  3.3 猪链球菌对抗菌药物敏感性测定  35-37
    3.3.1 抗菌药物对猪链球菌体外最小抑菌浓度试验结果  35-36
    3.3.2 猪链球菌生物被膜对抗菌药物敏感性试验结果  36-37
  3.4 大环内酯类药物对生物被膜形成的干预作用及对成熟生物被膜的破坏作用  37-45
    3.4.1 大环内酯类药物对猪链球菌生物被膜形成的干预作用的观察  37-39
    3.4.2 大环内酯类药物对成熟生物膜破坏作用的观察  39-41
    3.4.3 猪链球菌CSP信号肽定量分析  41-45
  3.5 大环内酯类药物与β-内酰胺类药物对猪链球菌的协同作用  45-48
4. 讨论  48-52
  4.1 生物被膜的形成  48
  4.2 生物被膜形成的鉴定  48-49
  4.3 抗菌药物对猪链球菌的抗菌活性研究  49
  4.4 大环内酯类药物对生物被膜形成的干预作用及对成熟生物被膜破坏作用  49-50
  4.5 大环内酯类药物与β-内酰胺类药物对猪链球菌的协同作用  50-52
5. 结论  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62

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