大多數慢性傷口感染都有一個共同點：生物膜的存在，生物膜由許多不同的微生物組成，這些微生物通常聚集在某種類型的表面上，例如傷口床。生物膜被認為與高達 80% 的感染有關，并且它們粘在一起的能力使得生物膜和感染異常難以殺死。

為了應對這一醫療保健挑戰，德克薩斯理工大學健康科學中心 (TTUHSC) 醫學院外科系教授 Kendra Rumbaugh 博士等研究人員正在尋找生物膜分散劑，例如特定的酶，希望能夠酶可以誘導微生物離開保護性生物膜的安全，變得更容易受到抗生素的影響。去年 12 月，Rumbaugh 的努力得到了資助，她從美國國立衛生研究院國家過敏和傳染病研究所獲得了為期兩年、價值 434,938 美元的資助(“傷口感染中細菌和宿主對生物膜擴散的反應”)。

朗博的實驗室多年來一直致力于研究生物膜(特別是細菌生物膜)及其在傷口感染中的作用。她說，生物膜在許多不同類型的感染中都是有問題的，尤其是慢性感染，它們的形成使傷口的微生物成分對治療產生異常的抵抗力。通過關注傷口感染，朗博的實驗室發現，當某些類型的細菌(其中一些比其他細菌多)進入傷口時，它們通常會形成生物膜。

“細菌和微生物減慢了新陳代謝，幾乎處于休眠狀態，”倫博說。“它們睡覺時會用一種細胞外聚合物(EPS)包圍自己，這是一種覆蓋它們并保護它們的粘性物質，然后它們就蹲下來。”

倫博表示，盡管細菌在生物膜中處于休眠狀態，但過去的研究表明，免疫系統知道細菌和生物膜的存在，并且會通過產生各種應該殺死細菌的物質來做出反應。然而，由于細菌嵌入在這種生物膜中，這些東西都不起作用，從而導致長期炎癥并抑制傷口愈合。

“細菌會抑制傷口閉合和愈合，免疫系統很難殺死它們，”倫博說。“抗生素也很難殺死它們，原因基本相同：它們處于休眠狀態，并且被生物膜覆蓋。”

有了這筆新的資助，朗博的實驗室將使用某些酶作為工具來了解細菌從生物膜中分散時會發生什么，而不是致力于識別適合商業化目的的酶。他們還想研究從生物膜中分散一定數量的細菌對宿主產生的影響。

朗博的實驗室多年來一直在研究他們假設會破壞生物膜中存在的鍵的酶。Rumbaugh 相信這些被稱為糖苷水解酶的酶實際上會分解 EPS 并發現細菌，從而可以被抗生素殺死。

“使用酶被認為是從生物膜中分散細菌的被動方法，因為細菌并沒有真正以主動方式參與，”Rumbaugh 解釋道。“我們用一種酶攻擊它們，分解 EPS，然后它們就會被發現。它們確實從生物膜中移出，但啟動擴散過程的并不是細菌，因此我們稱之為被動擴散。”

還有一些主動擴散方法可以在細菌中誘導不同的信號轉導途徑，從而導致細菌自行啟動擴散。此外，當細菌從傷口中專門擴散時，細菌會發生許多不同的特征。

在這筆資助中，朗博的實驗室將比較幾種使用不同化學信號、酶和過程的被動和主動擴散方法。朗博表示，在調查過程中，他們將嘗試確定細菌在傳播過程中會發生什么。它們對宿主的毒性會變得更強還是更具破壞性?另一方面，他們還將研究宿主(在本例中為小鼠)會發生什么，以及當細菌在小鼠的血流中系統地分散和移動時，隨著時間的推移，宿主會如何反應。

Rumbaugh 說，其他人也有一些證據表明，擴散會導致細菌改變其基因轉錄(DNA 片段復制到 RNA 的過程)，從而影響它們對抗生素的敏感性。因此，她的實驗室還將根據所采用的傳播方法來調查傳播是否會改變和影響細菌對抗生素和其他藥物的敏感性。

“重要的是要知道你是否指望能夠用抗生素殺死它們，”倫博說。“這個項目將為生物膜中的細菌傳播提供更多的基礎科學理解。我還認為，如果我們將來要開發出以某種方式觸發或利用擴散的療法，那么這些信息也很重要。我們確實需要準確了解傳播對細菌的影響以及它對宿主的影響。簡而言之，這就是我們研究的主要焦點。”