大多数慢性伤口感染都有一个共同点：生物膜的存在，生物膜由许多不同的微生物组成，这些微生物通常聚集在某种类型的表面上，例如伤口床。生物膜被认为与高达 80% 的感染有关，并且它们粘在一起的能力使得生物膜和感染异常难以杀死。
为了应对这一医疗保健挑战，德克萨斯理工大学健康科学中心 (TTUHSC) 医学院外科系教授 Kendra Rumbaugh 博士等研究人员正在寻找生物膜分散剂，例如特定的酶，希望能够酶可以诱导微生物离开保护性生物膜的安全，变得更容易受到抗生素的影响。去年 12 月，Rumbaugh 的努力得到了资助，她从美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所获得了为期两年、价值 434,938 美元的资助(“伤口感染中细菌和宿主对生物膜扩散的反应”)。
朗博的实验室多年来一直致力于研究生物膜(特别是细菌生物膜)及其在伤口感染中的作用。她说，生物膜在许多不同类型的感染中都是有问题的，尤其是慢性感染，它们的形成使伤口的微生物成分对治疗产生异常的抵抗力。通过关注伤口感染，朗博的实验室发现，当某些类型的细菌(其中一些比其他细菌多)进入伤口时，它们通常会形成生物膜。
“细菌和微生物减慢了新陈代谢，几乎处于休眠状态，”伦博说。“它们睡觉时会用一种细胞外聚合物(EPS)包围自己，这是一种覆盖它们并保护它们的粘性物质，然后它们就蹲下来。”
伦博表示，尽管细菌在生物膜中处于休眠状态，但过去的研究表明，免疫系统知道细菌和生物膜的存在，并且会通过产生各种应该杀死细菌的物质来做出反应。然而，由于细菌嵌入在这种生物膜中，这些东西都不起作用，从而导致长期炎症并抑制伤口愈合。
“细菌会抑制伤口闭合和愈合，免疫系统很难杀死它们，”伦博说。“抗生素也很难杀死它们，原因基本相同：它们处于休眠状态，并且被生物膜覆盖。”
有了这笔新的资助，朗博的实验室将使用某些酶作为工具来了解细菌从生物膜中分散时会发生什么，而不是致力于识别适合商业化目的的酶。他们还想研究从生物膜中分散一定数量的细菌对宿主产生的影响。
朗博的实验室多年来一直在研究他们假设会破坏生物膜中存在的键的酶。Rumbaugh 相信这些被称为糖苷水解酶的酶实际上会分解 EPS 并发现细菌，从而可以被抗生素杀死。
“使用酶被认为是从生物膜中分散细菌的被动方法，因为细菌并没有真正以主动方式参与，”Rumbaugh 解释道。“我们用一种酶攻击它们，分解 EPS，然后它们就会被发现。它们确实从生物膜中移出，但启动扩散过程的并不是细菌，因此我们称之为被动扩散。”
还有一些主动扩散方法可以在细菌中诱导不同的信号转导途径，从而导致细菌自行启动扩散。此外，当细菌从伤口中专门扩散时，细菌会发生许多不同的特征。
在这笔资助中，朗博的实验室将比较几种使用不同化学信号、酶和过程的被动和主动扩散方法。朗博表示，在调查过程中，他们将尝试确定细菌在传播过程中会发生什么。它们对宿主的毒性会变得更强还是更具破坏性?另一方面，他们还将研究宿主(在本例中为小鼠)会发生什么，以及当细菌在小鼠的血流中系统地分散和移动时，随着时间的推移，宿主会如何反应。
Rumbaugh 说，其他人也有一些证据表明，扩散会导致细菌改变其基因转录(DNA 片段复制到 RNA 的过程)，从而影响它们对抗生素的敏感性。因此，她的实验室还将根据所采用的传播方法来调查传播是否会改变和影响细菌对抗生素和其他药物的敏感性。
“重要的是要知道你是否指望能够用抗生素杀死它们，”伦博说。“这个项目将为生物膜中的细菌传播提供更多的基础科学理解。我还认为，如果我们将来要开发出以某种方式触发或利用扩散的疗法，那么这些信息也很重要。我们确实需要准确了解传播对细菌的影响以及它对宿主的影响。简而言之，这就是我们研究的主要焦点。”
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