生物膜对养猪生产的影响

     来自杜邦动物保健协会的Jake Waddilove，英国皇家外科兽医学会畜牧兽医硕士，解释了在生物安全上，为什么移除生物膜是一个至关重要的问题，为猪的健康。 生物膜是一个聚集的细菌和/或真菌的多个或群落的存在形式，胞外有自身合成的多糖基质。他们需要有水存在，形成于坚实的底物上，与软组织内表面活的生物体和液态空中接触。 生物膜形成起初粘着细菌然后是生产多糖。最后其他细菌，微生物和碎片也纳入生物膜。细菌生物膜内特定团体感染导致基因的表型修改和改变表达。细菌在生物膜内受到保护，与浮游生物，细菌相比，一个根本的特性是敏感性地抵抗细菌侵染。在人类的医学中生物膜是非常重要的。 在养猪业，他们是主要的遏制消毒剂和抗菌素功效的，并带来持续性感染猪舍系统，整个供水系统，对猪的疾病有直接的作用。控制生物膜是困难的，防止初步形成和消除现有的生物膜的区域。最好的去除生物膜的试剂是氧化消毒剂（卫康消毒剂杜邦动物保健的解决方案） 。 导言 生物膜往往被认为是快速成倍繁殖的自由漂浮的简单细胞。在现实世界中，这是一种误解。大多数微生物，细菌生活在混合群落里，在许多情况下，他们附着在环境表面，并包裹在自身生产的胞外多糖内。这些附着的群体被称为生物膜。 生物膜的定义 细菌和/或真菌由多个细胞或群体组成，包埋在自身合成的胞外多糖基质内。 在哪里能找到生物膜？ 他们大多在坚实的底层，潮湿的固体，软组织表面的活生物体和潮湿气流处。 例如猪场饮用水系统，潮湿的猪舍地面，猪肠道内，和牙齿的牙菌斑。在我们生活中，他们还存活在世界许多地区，包括：山区溪流，水潭表面，植物根系和工业换热区等。人类医学的应用上，他们是非常重要的。在全球范围内，生物膜的价值估计为几十亿英镑。 生物膜的形式 生物膜的形成不是一个随机过程。在结构和时间可以非常准确地预测。如无菌载玻片是放置在一个普通的流水中，下面是形成情况： 1. 最初是滑动面上形成有机单分子层。这些物质的组成是多糖和/或糖蛋白。 2. 自由浮动或浮游细菌遇到这个单层分子，形成一个可逆的，短暂的依恋。该机制通常被称为附着或吸附，目前还不清楚原理，似乎是受电力和静电活动的影响。 3. 附着细菌在基板上足够长的时间（可能在几分钟），物理和化学结构是产生这种转变的其他原因，是不可逆转的。 4. 在接下来的几个小时或几天，细菌生长和分裂，然后是产生胞外聚合物物质。分泌粘液使生物膜表面呈粘性状，粘液含有许多糖分，如果糖，葡萄糖，甘露糖，鼠李糖，半乳糖和N -乙酰氨基葡萄糖。这一阶段的最后附着部分是不可逆转的。 5. 在细菌粘性表面的胞外聚合物组合成颗粒物陷阱，颗粒物包括有机碎屑，死细胞，微生物和其他沉淀的物质。因此，生物膜成为一个复杂的结构。其他微生物的包埋或单独附着成长将继续增加其生物多样性。 6. 生物膜仍然是一个动态的结构。细菌可以摆脱结构，恢复其浮游性飘散到其他地方。 大生物膜可以被看作是果冻样的堆积物，他们有不同的性质和规模。表面常常呈现一些模糊装粘土。生物膜的结构复杂，有许多渠道水分和养分不能流动。从细菌分离看，表面由不规则和长期飘带结构形成。生物膜内会发生节律性的环境条件变化。氧气发生大的变化时，生物膜内呈扩散梯度变化，直接影响细菌的营养和消耗。细菌在生物膜内可好氧或厌氧。 生物膜的形成是许多细菌附着在固体表面。总细菌具有很多类似的细菌，并能通过化学机制衍生出其他物种。当一个生态环境群体达到某种最低限度的密度，称为限定单个群，超过这个值，生物体会发生表型的改变。这会改变细胞代谢。例如，已证明绿脓杆菌生物膜内的行为改变，以有氧呼吸转为无氧呼吸。这个过程的化学信息被称为群体感应。还如使用不同的化学品可改变革兰氏阳性和革兰氏阴性菌群落优势。 为什么在养猪业生物膜重要？ 在养猪业的许多方法面，生物膜作用是存在的，并且是重要的。 1. 抗菌试验是基于纯化培养浮游细菌。生物膜内细菌受到保护，抗菌作用。一旦在生物膜能有几个或一定数量以上的细菌对抗生素产生抵抗力，他们能增强浮游群体抵抗抗生素的作用。 2. 生物膜内抵抗消毒剂，微生物显著增加。已经表明耐药大肠杆菌生物膜内氯水化合物增加3000倍。这涉及到物理化学保护和其他机制。 3.供水系统可能生存有抗菌剂和消毒剂病原体。浮游生物数量很少，一旦停止治疗，他们可以重新感染猪。 4. 生物膜可导致监测水的细菌情况不准确。如果样本数额低时，可能是采取了脱落的浮游细菌的水质。 5. 供水系统使用药物糖基将导致增加更多的生物膜形成。与其他添加剂如有机酸比较，类似的情况可以看出。含糖基抗菌素的猪饲料促进生物膜的生长，因此，增加了猪场生物膜的发病率。 6. 形成生物膜的屋顶潮湿房子上能滴下水滴，污染猪舍的底层基本结构，进而导致猪的感染。 7. 形成的生物膜经风扇或冷却系统可通过空气中传播，进而感染猪。 8. 生物膜可以阻止饮用水过滤器，甚至水管。 9. 在某些疾病也发现生物膜的作用。生物膜细菌免受细胞吞噬。 生物膜在人类医学上有许多区域是非常重要的。例如： 1.抗生素耐药性 2.抗消毒剂 3.生物膜形成的假肢，植入物和导管导致感染，例如：尿，导管，心脏瓣膜 4.生物膜导致人类环境的感染，例如军团病 5.生物膜导致伤口不愈合。 6.生物膜引起的临床症状，例如：铜绿假单胞菌生物膜发生在肺部的病人囊肿性纤维化，导致肺炎，是难以治疗和不受机体防御机制。 7.牙菌斑，导致蛀牙。 在人类医学一个事实可以证明的生物膜发病率的重要性，即在美国疾病控制和预防中心估计，医生遇到生物膜细菌感染占三分之二的。 生物膜耐药性 据指出，生物膜内细菌具有耐药性增加，相比浮游细菌，这是无可争议的。 确切的机制尚不清楚，但已经三个假设： 1.药物无法穿透生物膜表面层 2.有些细菌分化成为保护型群体 3.抗生素是使反抗区域内的营养消耗或废物产生 我们如何能够控制生物膜？ 由于其对工业和卫生业的价值巨大，控制生物膜显然是一个重要的研究领域。控制可分为几个领域。 1.防止形成生物膜 a.显然，最好的方法是干燥的形式或没有水，生物膜变无法生存。猪舍里降低湿度，减少管道泄漏和改善不良排水。 b.防止最初细菌粘连。实际上，这是非常困难的。举一个例子，一个发达国家使用特殊银涂层更换心脏瓣膜阻止生物膜形成，治疗心内膜炎。它失败的原因是由于涂层推动阻止生物膜的形成。如果涂层能够找到水管，它将可能成功。 c.干扰法控制群落感应机制。在人类医学是一个非常重要的方式。 d. 利用现有的抗生素约束细菌生物膜。 e. 通过传递电流影响生物膜。 2.消除形成的生物膜。这是很难实现，但它是目前唯一切实可行的办法在猪的住房。 a.使生物膜的表面上形成干。这是可以做到的有效方法。 b.适时清洁消毒。生物膜从表面除去，首先表面必须清除所有有机污染物。使用重型洗涤剂彻底清洗。然后表面使用消毒氧化消毒剂，如卫康消毒剂。在严重的情况下，使用组合洗涤剂和氧化消毒剂。 c.一定程度的控制使用饮用水系统，如果系统是需频繁清除生物膜的卫生系统，需用消毒剂防止生物膜群落发展，并且保证动物可以饮用，如可用卫康消毒剂，1:1000稀释。 生物膜也有好的一面 这是值得意识到的，生物膜的确有积极的一面。生物膜可清理地下水，并帮助摆脱氮过剩的肥沃土地。它们可以用来控制溢漏形成，并已用于旧油田的泄漏，微生物提高采收率，同样，可用在喷气燃料，挥发性有机化合物和氯化溶剂。他们利用在净化水里的某些金属。 它们被用在水处理厂和私人化粪池系统，以消除和减少病原体的有机物废水。最后，他们可以用来帮助生产生化可使用药品，食品添加剂等等。 本文是在巴黎会议上介绍了英国猪兽医学会和法国兽医猪协会，最初发表于猪的杂志。 中国种猪信息网 译 ：the pigsite.com