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细菌生物膜:当前研究的回顾

细菌生物膜:当前研究的回顾
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细菌生物膜:当前研究的回顾

五德兰西Pulcini

第三场Néphrologie卷。 22 N°8 2001年,第439-441439生物膜工程中心,波兹曼,美国

译介生物膜生长的大多数细菌的优选方式。生物膜中存在的细菌提供了一个保护环境,有效地防止了攻击抗微生物剂,生物杀伤剂,以及宿主的防御机制。 正是这种生物膜生存战略,使治疗难度和erradication 几乎是不可能的。 生物膜中的感染和破坏起到一定作用医疗植入物的1和在疾病如龋齿,耳炎媒体,骨髓炎,心内膜炎和囊性纤维化。2研究生物膜的形成始于上世纪70年代初基于该假设的生物膜是相对简单均匀的粘细菌组成的系统physiolo-从他们的浮游或自由浮动的反gically似有似无部分。 在技术进步已使生物膜的科tists确定生物膜系统的复杂性。2,3此演示文稿是目前生物膜研究的概述emphazing 4主题领域:以生物膜的抗生素抗性和宿主防御机制,生物膜struc-的复杂性TURE,可能存在的生物膜表型,而生物膜细胞内细胞间通讯的后果。细菌生物膜第顽拗生物膜的发展是一种非常有效的生存stra-

tegy细菌。 事实上,这个潜在的问题设备相关

感染,如心脏起搏器,血液透析导管和心脏阀门指出,是多么有效的细菌可以存活内

生物膜矩阵。2的表面的电子显微镜照片医疗器械常常表现出细菌细胞的厚层嵌入进行引导的多糖基质。4研究已经表明生物膜细胞可以表现出对生物杀伤剂,抗微生物剂的抗性增加,

和宿主防御机制相比,浮游

细胞。2,5许多假说已经被提出来尝试

来解释这一现象。 在某些情况下,可以有limi-塔季翁的抗菌剂的渗透到生物膜

由于胞外多糖基质的物理屏障。6在此外,微环境的生物膜内的存在

使细菌细胞在不同生理状态存在3从而影响了抗菌剂的吸收率成

细胞。7在生物内的这些差异在细菌细胞生理学

影片将细胞的敏感性降低一些抗菌剂

如生长依赖性抗生素。8然而,扩散和单独的生理差异可能不会占到整个

在敏感性降低,以出现在生物膜细胞的抗菌剂。这表明,在浮游细菌的其他变化

成为生物膜细胞可能以某种方式过程中的细胞也影响其易患各种抗菌药物。

宿主的防御机制,很少能解决生物膜相关

感染。2在生物膜的形成,附着的细菌

细胞释放抗原,从而刺激生产的抗

机构。 吞噬细胞,引起生物膜会释放phago-

cytic酶反应。 不幸的是,这些酶将不会

彻底摧毁生物膜,而是可以破坏surroun-

丁健康的宿主组织。9

此外,一些浮游菌

可以从生物膜基质中释放,从而在传播各种

全国细菌。10

矩阵的复杂度

附着细菌产生的胞外多糖基质

可以作为嵌入在所述细胞的保护性聚合物。

由于生物膜变厚,它开始发展成为一个充满活力,简历?摘要

莱斯生物膜protègent莱cellulesbactériennes驳莱antibiotiques等LESmécanismes日防务杜receveur。 AFIN德comprendre评论。控制器莱生物膜,IL EST重要的德conna?tre拉complexité德子fonctionnement。 CECI EST UNE VUE D'合奏德世嘉的Domaines德拉RECHERCHE actuelle河畔乐生物膜:拉电阻杜生物膜辅助antimicrobiens等辅助méca-nismes去防守,拉complexité德拉结构都生物膜,L'存在可能D'UN型杜生物膜等LES ramifica-系统蒸发散德通讯小细胞-小细胞A L'INTERIEUR杜生物膜。絮叨克莱斯:生物膜-电阻- Mécanismes去防守。提供生物膜细菌细胞有保护环境

允许生存的抗生素和宿主防御机器人-

共享机制。 为了理解如何控制生物膜,它是

重要的是要理解的生物膜系统的复杂性。

这是在当前生物膜研究的四个方面概述:生物膜的耐抗微生物和宿主防御机制,

生物膜结构的复杂性,可能存在的

生物膜表型和细胞的细胞通讯的后果

化生物膜内。

关键词:生物膜-电阻-宿主的防御机制。

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的异构矩阵穿插渠道,允许营养和氧气渗透到连深处吉诺萨缺乏的LASR,椰子HSL的群体感应系统

已经示出,以产生缺乏塔生物膜和17

厚的生物膜。 利用生物膜的显微图像共焦激光扫描显微镜(CSLM)揭示了结构

复杂性特征的塔和蘑菇状的形状穿插着开放的渠道。

11生物膜的变化厚度和流量的生物中创建的微环境

电影。 用微电极技术,使resear-

chers绘制出这种变化,通过测量特性

à生物内的pH值,溶解氧,硝酸盐的浓度

电影。 例如,在一个 绿脓杆菌生物膜

存在的氧浓度梯度,使得一些

细菌细胞会越来越大,而有氧别人,更深

在基质中,将居住在厌氧环境。

12这种变化的代谢状态具有深远的影响

在生物体的存活能力杀死某些antimi-crobial代理商。

13空间异质性中的这个概念生物膜已应用于氧的限制(从有氧到

厌氧),环比增长pH值,养分和利率。3

s 出现 生物膜表型当细菌细胞附着在表面上,它经历了一个的生理和代谢的变化次数。 细菌是在几分钟的培养速度分裂,会停止分裂小时前,当附着在表面。

14在此期间,有正在发生的是细菌细胞,使许 ?多变化从浮游生物到生物膜细胞的转化。 报告基因技术已经表明,藻酸盐启动子的活性(algC),参与基质生产在体育 铜绿假单胞菌,是最新的稳压当细菌细胞附着在表面迟来。

15的差异分析表达(诱导或抑制)

蛋白或蛋白组学使研究人员能够分析蛋白质生物体在时间或根据某一特定点的表达特定条件。 P 的细胞 绿脓杆菌附着在表面已经显示表达变化的蛋白质谱在短短的10分钟(当相比浮游细胞)接种后(Pulcini,工作正在进行中)。 这些差异在

初粘力在表达表明生理

变化正在小区内发生由于它们附着于表面。这些变化是显著,并有领先研究人员POS-tulate明显的表型生物膜的存在。

10? 细胞间通讯

已经显示这两种革兰氏阳性和革兰阴性略去细菌利用化学信号分子来协调活动中的细菌细胞。16这些信号分子的作用依赖于一种称为定义为能力群体感应过程的分子中,以引起一个动作取决于其浓度内环境。 的信号的浓度摩尔-cule可以增加时,才会有bac-足够数量的terial细胞产生的特定信号。 由于生物膜deve-在基质内的LOP,细菌细胞已被证明以释放这些化学信号。 具体地,革兰氏阴性菌具有被证明产生仲裁密度信号分子被称为酰基高丝氨酸内酯(间保守)。 P 的突变株 aeru-

渠道多出现在正常的 体育 铜绿假单胞菌生物膜。卤代呋喃酮,分离出的海洋红藻Delisea pulchra,已显示出作为对阻滞剂受体酰基高丝氨酸内酯。 聚合物嵌入这些卤代呋喃酮,并放置在海有被证明对海洋微生物抵抗殖民只要5个月。18这是完全有可能开发植入材料的换货嵌有类似的丝氨酸内酯化合物,阻止可能允许一个更好的水平的生物膜控制在医疗设置。1的 结论生物膜被发现在几乎所有环境系统斯图死亡,在几乎所有的工业和医疗的环境,微生物污染是个问题。 细菌做的事实不总是住在单细胞悬浮液,而是住在复杂的生物膜栖息地,有显著后果的

在我们研究大多数细菌物种的方式。 为了

预防和/或控制生物膜的形成,就必须

该方法被开发的目标等方面

生物膜系统如在bac-细胞信号或表型的改变

terial细胞。就目前的研究和发展趋势的进一步资料

生物膜科学,请访问生物膜工程中心

网站(https://www.docsj.com/doc/b42603508.html,)。

住址去对应关系:夫人埃莉诺·德兰西Pulcini 生物膜工程中心366每股收益大厦蒙大拿州立大学博兹曼,蒙大拿59717,USA 1 Costerton JW,斯图尔特的PS。 持久性细菌感染,Nataro太平绅士,布莱瑟MJ,坎宁安-Rundles S,EDS,ASM出版社,华盛顿特区,2000年;423-39。2 Costerton JW,斯图尔特的PS,格林伯格的EP。 细菌生物膜:一个常见的造成持续性感染。 科学1999; 284:1318年至1322年。3 deBeer D,Stoodley磷,罗伊楼莱万多夫斯基Z的生物技术和bioengi-neering 1994; 43:1131-8。4 Marrie TJ,内里根?,Costerton JW。 临床微生物感染1982;66:1339年至1341年。5,安华H,vanBiesen T,达斯古普塔男,林钾,Costerton JW。 抗菌试剂及化学1989:33; 1824-6。6,斯图尔特的PS。 抗菌试剂及化学1996; 40:2517-22。7,斯图尔特的PS。 抗菌试剂及化学1994; 60; 一六九○年至1692年。

第三场

Néphrologie卷。 22 N°8 2001440引用

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8 Anderl JN,富兰克林乔丹和斯图尔特的PS。 抗生素渗透limi-作用塔季翁在 肺炎克雷伯菌生物膜耐氨苄青霉素和cipro-floxacin。 抗菌试剂及化学2000; 44:1818年至1824年。9林文瀚,陈R,林钾,Costerton JW。 感染与免疫1980; 28:546-56。10 Costerton JW。 在非可培养微生物的环境中,科尔韦尔RR,污秽的DJ,主编。 ASM出版社,华盛顿特区,2000年; 131-45。11 deBeer D,Stoodley磷,莱万多夫斯基Z的生物技术与生物工程1994年; 44:636-41。12,徐KD,斯图尔特的PS,夏男,黄C,McFeters乔治亚州。 生理空间异质性 绿脓杆菌生物膜是由氧确定根可用性。 应用与环境微生物1998; 64:4035-9。13,徐KD,McFeters GA,斯图尔特的PS。 抗菌抗生物膜剂。 微生物学2000; 146:547-9。14米的AR,汉密尔顿马,露营AK。 视表面相关的滞后时间在主生物膜细胞的生长。 微生物生态学2000; 40:8-15。15戴维斯DG,Geesey GG。 应用与环境微生物学,1995;61:860-7。16戴维斯DG,Parsek主席,皮尔森太平绅士,Iglewski波黑,Costerton JW,格林伯格EP。 科学1998; 280:295 -8。17戴维斯DG,Parsek主席,皮尔森太平绅士,Iglewski波黑,Costerton JW,格林伯格EP。 临床微生物感染1999; 5:5S8。18 Manefield男,丹尼斯·R·库马尔N,读取R,Givskov男,斯坦伯格磷,Kjelleberg 微生物学1991; 145:283-91。

第三场Néphrologie卷。22 N°8 2001441

细菌生物膜研究进展 (1)

306 中国医学文摘耳鼻咽喉科学 NEWS AND REVIEWS/November 2009, Vol.24, No.6 专题论坛 抗生素的合理应用 EATURE 1 生物膜的概念 细菌生物膜是指在多聚糖、蛋白质和核酸等组成的基质内相互粘连粘附于物体表面的细菌群体[1]。生物膜可以由一种或几种细菌混合生长而成。乳酸乳球菌与萤光假单胞菌混合形成的生物膜就是一个典型的例子。乳酸乳球菌自身不易形成生物膜,但可以提供给萤光假单胞菌乳酸作为养料,而萤光假单胞菌帮助乳酸乳球菌固定在物体表面,并且消耗氧气为乳酸乳球菌这一厌氧菌提供更合适的生长环境[2]。 生物膜的生命周期分为附着、生长和分离3部分。附着阶段,物体表面的血清蛋白和其他物质作为连接物介导细菌的附着;生长阶段,细菌通过分裂并在物体表面定植,生成聚合物基质,使得生物膜形成三维结构,并形成隧道,这些隧道帮助营养物质的交换以及废物的排出,并调节生物膜内的pH 值。生物膜中的细菌对氧气和营养的需要有所减少,废物通过其内的管道得以排出。生物膜内细菌间的紧密接触为携带耐药基因的质粒的交换和对密度感应分子的交流提供了良好环境。生物膜内的细菌间更利于质粒、酶和其他分子的交换,通过化学信号进行交流。生物膜的形成需要细菌间的化学信号进行协调。使得细菌能感知到周围细菌的存在并对环境变化作出相应的反应。这一过程称为密度感应(quorum-sensing )。虽然不同细菌的生物膜有其特异性,但均具有一些普遍的结构特征。生物膜中细菌形成的微菌落间具有间隙空位(interstitial voids ),液体可在这些间隙中流动,使得营养物质、气体和抗菌药物得以扩散。生物膜的结构随着外部和内部的改变而持续变化。 2 生物膜与临床 99%的细菌以生物膜的形式生活,美国疾病控制与预防中心估计至少65%的人类细菌感染与生物膜有关[3]。生物膜已经被证实与慢性中耳炎、中耳胆脂瘤、慢性腺样体炎[1]等疾病相关。Pawlowski 等[4]于2005年在耳蜗植入体上发现了细菌生物膜。Cryer 等[5]于2004年发现一些慢性鼻窦炎手术治疗后症状仍持续 细菌生物膜研究进展 郑波 [关键词] 生物膜(Bio ?lms );抗药性,细菌(Drug Resistance ,Bacterial ) 郑波 北京大学第一医院临床药理研究所,北京 100034 广东人,副教授,副主任医师,主要从事细菌耐药机制和抗菌药物合理应用的研究工作。Email :doctorzhengbo@https://www.docsj.com/doc/b42603508.html, 的患者鼻窦中存在生物膜,这些患者主要为铜绿假单胞菌感染。Ramadan 等[6]于2005年对5位慢性鼻窦炎患者进行黏膜活检,对标本进行扫面电镜检查均发现有生物膜的存在。此外,生物膜已被证实与下列感染有关:慢性前列腺炎、导管相关感染、人工关节感染、牙周病、心内膜炎以及囊性纤维化患者的假单胞菌肺炎等。 3 生物膜与抗菌药物耐药 生物膜内细菌对抗菌药物的敏感性较游离状态时显著降低,最低可降低1000倍。其原因包括生物膜的结构阻止了药物的传输或生物膜中的细菌的生理学改变等。以前一直认为生物膜介导的对抗菌药物耐药的原因是抗菌药物难以渗透入生物膜。但一些研究否认了这一假设。研究显示喹诺酮类可以很快的渗透到铜绿假单胞菌和肺炎克雷白杆菌生物膜的深部[7,8],四环素可很快的渗透到大肠埃希菌生物膜内,万古霉素可以很快渗透到表皮葡萄球菌生物膜内。目前唯一得到证实的是氨基糖苷类药物,由于生物膜中的基质带负电荷,而氨基糖苷类带有正电荷,因此氨基糖苷类药物难以渗透到生物膜的深部[9]。 生物膜对β内酰胺类耐药性增加的机制之一是细菌产生的β内酰胺酶在生物膜表面基质内聚集,可达到很高的浓度,能迅速的将渗透进生物膜内的β内酰胺类抗生素水解掉,有效保护深部细菌不被β-内酰胺类抗菌药物灭活[10]。有研究证实氨苄西林会被肺炎克雷白杆菌生物膜表层中聚集的β内酰胺酶快速水解。 生物膜造成的缺氧环境也增加了对抗菌药物耐药性。一项在囊性纤维化患者生成的铜绿假单胞菌生物膜的研究显示氧气仅能渗透到生物膜的25%深度。铜绿假单胞菌在厌氧条件下比在有氧条件下对抗菌药物的敏感性明显降低[11]。 由于很多抗菌药物对繁殖期细菌杀伤作用更强大,如青霉素类、头孢菌素类和碳氢霉烯类等。在生物膜深部的细菌受氧气、营养物质缺乏的影响及可能存在的密度感应系统的调控,使得细菌的生长、繁殖速度下降,影响抗菌药物对其作用。因此在抗菌药物作用下,生物膜中相对敏感的细菌会被杀死,但耐药菌会持

生物膜的研究进展

第7卷第5期1998年10月 环境科学进展 ADVANCESINENVIRONMENTALSCIENCE Vol.7,No.5 Oct.,1999生物膜的研究进展Ξ 王文军1、2 王文华1 黄亚冰1 张学林2 (1中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京100085) (2中国科学院长春地理研究所,长春130021) 摘 要 本文综述了近年来生物膜研究成果,包括生物膜的发育形成、形态结构、组成、物理-化学特征、抗性等;生物膜在污水处理方面的作用和微生物组织腐蚀性的负效应。 关键词:生物膜 特征 作用 生物膜在天然水环境中和工程处理过程中起着重要的作用[1-3]。在天然水环境中,绝大部分矿物颗粒表面覆盖着有机外壳[4],这些有机外壳由腐殖酸物质和生物膜组成,它们将强烈地改变矿物颗粒的吸附行为,这种表面吸附作用在河水污染物的迁移过程中起着决定性作用。在工业应用中,生物膜的作用表现在废水处理,以及酸性矿物排泄物的生物修复等方面,例如在水和废水处理系统中,生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势,能提高生物量在反应器中的滞留程度,促进对污染物降解效率。生物膜的破坏性作用表现在清洁水系统中,以及微生物诱导的腐蚀等方面[5,6]。随着对生物膜在自然环境(如水、土、生物环境)中和工业应用方面的重要性的不断认识,在过去的二十多年,人们对生物膜的兴趣极大地增加[7]。美国、德国、日本、英国、法国等国家对生物膜进行了大量的研究[1-31],取得了一些初步的研究成果。 一、生物膜的形成及影响因素 生物膜形成于自然环境和人工环境中。在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类[4-9]。这些微生物细胞及非生物物质镶嵌在微生物分泌的有机聚合物基质(Matrix)中,聚合物基质由细菌胞外聚合物质和腐殖质等其它有机物质组成。即生物膜代表了一种稳定的由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统,细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中,并且附着到固体表面。生物膜发育形成的条件和时间序列大致为[9]: (1)存在着清洁的可用于聚居的固体表面;(2)一种有机分子膜快速形成;(3)聚结的细胞 Ξ1国家自然科学基金资助项目:29777027 2中国科学院武汉水生所淡水生态与生物技术国家重点实验室开放基金资助

细菌生物膜造模步骤

Polymicrobial infections in mice. Bacterial cultures were grown overnight and then subcultured the following day into fresh media appropriate for each bacterium.Three milliliters of each culture was pelleted and washed three times with phosphate-buffered saline (PBS) to remove residual medium and toxins. Bacterial suspensions were diluted in PBS to give a final concentration of 2×106 to 3×107 CFU/ml (as determined by serial dilutions and plating of the PBS suspensions of bacteria). The polymicrobial infections for the young and aged diabetic mice were separated into eight experimental groups, as shown in Table2. One hundred-microliter samples of each bacterial suspension (2×105 to 3×106 CFU), singly or in combination, were injected subcutaneously into the inner thighs of the mice, as previously described (7). Each experimental group (Table2) was comprised of 24 mice. At 1, 8, and 22 days postinjection, eight mice from each experimental group were euthanized by cervical dislocation following the induction of deep anesthesia with 100% CO2 gas. Six mice were used for the determination of the number of CFU in the injection area; the remaining two mice were used to assess the pathology of the injection site. Blood from all mice was removed from the caudal vena cava and/or directly from the heart and placed in blood vials containing EDTA. These samples were sent to a reference labo-ratory (Ani Lytics, Inc., Gaithersburg, MD) for determining complete blood cell counts. From six of the mice, the tissue surrounding the area at the site of injection was excised and the spleens were removed. Each sample was homogenized using a tissue homogenizer and resuspended in a final volume of 1 ml of PBS. Appropriate dilutions were plated on a selective medium specific for growth of each of the three organisms used. E. coli-containing samples were plated on eosinmethylene blue agar (Becton Dickinson, Cockeysville, MD) and incubated aerobically at 37°C overnight. B. fragilis-containing samples were plated on Bacteroides bile esculin agar (Becton Dickinson, Cockeysville, MD) and incubated anaerobically at 37°C for approximately 2 days. C. perfringens-containing samples were plated on either tryptose-sulfate cycloserine agar base (EM Science, Gibbstown, NJ) or Shahidi Ferguson Perfringens agar base (Becton Dickinson, Sparks,MD) and incubated anaerobically at 44°C for 8 to 12 h. The remaining two mice were necropsied, and the area of injection and spleens were examined for pathological changes in the infection. Five-micron-thick sections of the abscess area were stained with hematoxylin and eosin and mounted on microscope slides. Experim ental protocols involving mice were examined and approved by the Virginia Tech Institutional Animal Care and Use Committee.

浅谈中药有效成分对细菌生物被膜的影响作用

浅谈中药有效成分对细菌生物被膜的影响作用 摘要:为了了解我国关于中药有效成分对细菌生物被膜的研究,通过阅读大量 的文献,对该方面的研究有了一定的了解。 关键词:细菌,生物被膜,中药,有效成分 (一)前言 细菌生物被膜(或称细菌生物膜Bacterial biofilm,BF),根据《Annu Rev Microbiol》等权威期刊所归纳发表的定义,生物薄膜是指细菌粘附于接触表面,分泌多糖基质、纤维蛋白、脂质蛋白等,将其自身包绕其中而形成的大量细菌聚集膜样物。多糖基质通常是指多糖蛋白复合物,也包括由周边沉淀的有机物和无机物等。除了水和细菌外,生物被膜还可含有细菌分泌的大分子多聚物、吸附的营养物质和代谢产物及细菌裂解产物等,大分子多聚物如蛋白质、多糖、D N A、R N A、肽聚糖、脂和磷脂等物质。是细菌为适应自然环境有利于生存的一种生命现象,由微生物及其分泌物积聚而形成。 在特定的条件下,细菌可以形成生物被膜,包被有生物被膜的细菌称为被膜菌。被膜菌无论其形态结构、生理生化特性、致病性还是对环境因子的敏感性等都与浮游细菌有显著的不同,尤其对抗生素和宿主免疫系统具有很强的抵抗力,从而导致严重的临床问题,引起许多慢性和难治性感染疾病的反复发作。细菌生物被膜粘附在各种医疗器械及导管上极难清除,以至引发大量的医源性感染。 被膜菌的耐药机制是多方面的,并且因微生物个体的不同,其机制也不尽相同。目前关于细菌生物被膜的耐药机制研究比较认同于以下3个解释。 1营养限制学说 营养限制学说,即被膜菌生长速度减慢、生物被膜内营养物质、氧气的消耗以及代谢废物的聚集都可促使细菌进入一种非生长状态,也称为饥饿状态。这种状态下的细菌对抑制其生长的抗生素几乎完全不敏感。但是也有研究表明,在控制微生物生长速度时,处于相同生长速度的被膜菌株和浮游菌株,耐药性仍然有较大的差别,因此单独用被膜菌的生长速度来解释其耐药性,显然还不能得到满意的结论。 2抗生素渗透障碍学说

生物膜耐药机制

细菌生物膜的耐药性机制的研究近况 随着抗生素的广泛应用,细菌对抗生素产生的耐药现象日益加重, 给临床抗感染治疗带来了极大的挑战。近年来细菌对抗生素的耐药现象日益严重, 随着对生物膜研究的深入,发现细菌对抗生素的耐药性不仅与耐药菌株的大量产生有关,亦与致病菌在体内形成生物膜有关。近些年来,对细菌生物膜的基础研究和临床研究成为国内外细菌耐药研究热点,本文在前人的研究基础上,对生物膜的耐药机制作综述,为了更好指导临床治疗方案。 细菌生物膜(Bacterial Biofilm ,BF) 是细菌在生长过程中为适应生存环境而不可逆的粘附于非生物或生物表面形成的一种与浮游细胞(plank tonic cell)相对应的生长方式,由细菌和自身分泌的胞外基质组成。BF的耐药机制不同于浮游菌,有效浓度的抗菌药物能迅速杀死浮游生长的细菌和BF表面的细菌,但对BF深处的细菌却难以有效杀灭。当细菌以BF形式存在时耐药性明显增强(10一1000 倍),抗生素应用不能有效清除BF,还可诱导耐药性产生。BF通过多种机制参与耐药形成, 不同机制间还存在协同作用[1]。 1 抗菌药物渗透障碍 BF中的细菌合成的胞外基质及水不溶性胞外多糖等物质构成的细菌生物膜独特三维结构,是BF 细菌的保护装置,成为抗菌药物向BF 和BF 细菌菌体内渗透的天然屏障。BF的物理性阻碍作用,降低了菌体内抗菌药物的浓度,从而表现出耐药性。改变金黄色葡萄球菌胞外多糖中特定季铵盐疏水键长度,增加其疏水,该菌株的耐药性亦增高;若去除疏水基质,则对多数抗菌药物敏感。此外,胞外多糖所带的负电荷,可与带正电荷的抗菌药物结合,而阻止药物的进一步渗透。氟化喹啉虽易穿透生物膜,但也不能完全清除细菌生物膜内的细菌。这一现象表明,BF 阻止抗菌药物渗透,只是其耐药机制的一个方面[2]。 2 特殊的微环境药物活性调节与生物膜中细胞的生长速度密切相关,抗生素对快速生长细胞更有杀伤力。生物膜中的营养成分、代谢产物浓度、渗透压和氧浓度等,自外向内呈梯度下降。这种特殊微环境和营养条件,使其中的细菌生长速度较游离菌和浮游菌明显缓慢。深层的细菌很难获得养分和氧气,代谢产物难以排出而堆积,因此,这些生物膜菌代谢活性很低,甚至处于休眠状态,菌体较小,不进行频繁的细胞分裂,对各种理化刺激、应激反应及药物均不敏感。Schauder等[3]发现当使用抗生素治疗时,生长快速的外层或表层细菌最敏感,首先被杀死;生长缓慢者敏感性下降,大部分被杀死;而生长停滞者则不敏感,待抗生素治疗停止后,残存细菌利用死亡细菌作为营养源迅速繁殖形成新的生物膜,这使感染反复发作,难以控制。 3 BF特殊的生物膜表型生物膜细菌与浮游菌相比,出现了生物膜环境所特有的基因表达模式,即对生长表面的粘附触发了部分细菌亚群基因表达的变化, 使其生物学行为也随之改变, 这称为生物膜表型。生物膜特有的表型能够激活其耐药机制。目前从mRNA 水平和蛋白水平寻找生物膜状态和浮游状态下基因表达的差别,是生物膜研究的一个热点。白色念珠菌拥有的编码外排泵的MDR 基因和耐药性相关基因——CDR 基因家族, 在生物膜中表达均有增强, 可能引起细胞膜上外排泵数目增多或活性增强, 导致生物膜中的菌株出现耐药性。而人工敲除细菌中的这些耐药性基因, 所培养的浮游菌株耐药性下降, 生物膜菌株耐药性却没有明显下降,表明耐药性并不是单一的耐药性基因所控制的

国内外感染伤口细菌生物膜处理方式的研究进展

国内外感染伤口细菌生物膜处理方式的研究进展 细菌生物膜是感染伤口迁延不愈,手术及局部给药治疗效果不佳的主要原因之一。目前临床上普遍使用的处理伤口细菌生物膜的方法有局部机械清创法、负压疗法、局部药物等,虽具有一定的治疗效果,但细菌生物膜仍是目前临床治疗慢性感染的棘手问题。近年来,国内外学者提出了一些新的治疗方法及理念,如光动力学治疗、低能量光疗、乙酸及抗菌肽等的使用,本文综述了国内外感染伤口细菌生物膜处理的研究进展,以期为目前生物膜的临床治疗与护理带来启发。 Abstract:Bacterial biofilm is one of the main reasons for the unhealing of infection wound,the poor effect of operation and local administration.At present,the methods of treating bacterial biofilm in clinic are local mechanical debridement,negative pressure therapy,local medicine and so on. Although it has certain therapeutic effect,bacterial biofilm is still a thorny problem in clinical treatment of chronic infection.In recent years,scholars at home and abroad have put forward some new treatment methods and ideas,such as photodynamic therapy,low-energy phototherapy,acetic acid and antimicrobial peptides,etc.This article reviews the research progress of bacterial biofilm treatment in infected wounds at home and abroad in order to bring inspiration to the clinical treatment and nursing of biofilm. Key words:Bacterial biofilm;Infected wound;Photodynamic therapy;Low energy phototherapy;Antimicrobial peptide 傷口细菌生物膜(bacterial biofilm)因其独特的组织结构,对抗生素以及其它一些抗菌物质有着极强的耐药性[1]。美国疾控中心数据表明,65%~80%的伤口感染都与细菌生物膜有关[2]。而细菌生物膜也成为了感染伤口迁延不愈,手术及局部给药治疗效果不佳的主要原因之一。目前临床上普遍用来处理伤口细菌生物膜的方法包括局部机械清创法,破坏菌膜、生物工程替代疗法、负压疗法、局部药物等治疗方法,以上方法虽均具有一定的治疗效果,但细菌生物膜仍是目前临床治疗慢性感染的棘手问题。近年来,国内外医学专家通过对细菌生物膜产生的机制和其对伤口愈合的不利影响,以及如何消除伤口生物膜的方法进行了研究,并提出了一些新的治疗方法及理念,这些会对目前生物膜的临床治疗与护理带来启发,现综述如下。 1细菌生物膜产生的机制及特性 细菌生物膜是微生物有组织生长的聚集体,指细菌不可逆的附着于一个惰性或活性的实体表面,进而繁殖、分化,并分泌一些多糖(EPS)基质,将菌体群落包裹其中而形成的细菌聚集体膜状物。单个生物膜可由一种或多种不同的微生物组成,包括细菌,还包括真菌、病毒、蛋白质、细胞外DNA等多种成分[3]。 生物膜的形成是一个动态[4]的过程,主要分以下3个阶段:微生物附着于创面,EPS的分泌和菌落的形成,以及菌落细胞的成熟与传播。当生物膜内环境

支原体生物膜研究进展_叶晓敏

·综述·支原体生物膜研究进展 叶晓敏,陆春 (中山大学附属第三医院皮肤科,广东广州510630) [摘要]近几年,支原体生物膜研究逐渐受到研究人员的关注。多种支原体都被证实具有生物膜形成 能力,生物膜形成后支原体耐药性增加,研究生物膜对于防治临床支原体感染有着重大意义。本文从 目前报道的几种支原体生物膜的形成及结构、生物膜形成的影响因素、生物膜形成对支原体药物敏感 性的影响及可能机制等几个方面综述了目前对支原体生物膜的研究进展。 [关键词]支原体;生物膜 [中图分类号]R759[文献标识码]A[文章编号]1674-8468(2011)01-0060-04 生物膜(Biofilm,BF)是微生物在生长过程中附着于物体表面而形成的由微生物的细胞及其分泌的聚合物等所组成的膜样多细胞复合体[1]。生物膜的存在可以增强病原微生物对宿主免疫攻击及抗菌药物的抵抗力。目前对大量支原体的研究已发现很多支原体都具有形成生物膜的能力。生物膜形成后增强了支原体对环境压力如热、干燥、缺氧、高渗透压等[2-3]及对抗菌药物的抵抗力[4]。本文从支原体生物膜的形成及结构、生物膜形成的影响因素、生物膜形成对支原体药物敏感性的影响及可能机制等几个方面对目前支原体生物膜的研究进展作一综述。 1支原体生物膜的鉴定及其形成和结构 生物膜是微生物细胞不断粘附、聚集,并包裹在自身生成的胞外基质中形成的多聚复合物,体积上15%由细胞组成,85%由胞外基质组成。目前生物膜的培养多以玻片、细胞爬片、滤膜为载体,可在液体中或固体培养基表面培养,依靠扫描电镜或共聚焦显微镜观察,通常认为观察到多层复合结构即为生物膜结构[5-6]。 生物膜的形成是一个动态过程,先后包括5个步骤[7]:可逆性粘附、不可逆性粘附、早期形成阶段、成熟及消散阶段。虽然很多研究认为支原体培养24小时生物膜即已形成,并以此期生物膜为对象研究其对抗菌素等的抵抗力。但Laura McAuliff等[2]在研究了牛支原体生物膜时有不同的发现。作者利用共聚交显微镜结合SYTO9/PI 荧光探针对牛支原体生物膜形成的动态过程进行观测,发现形成的24及48小时大部分细胞是活的,而通过共聚交显微镜的观察及三维重构发现牛支原体生物膜在最初的24小时仅有一层细胞粘附,48小时才发展成一个非匀质的框架结构,有近20um高,还有通道样结构,此时的生物膜才趋于成熟,同时研究发现培养24小时的牛支原体生物膜对达氟沙星,恩氟沙星,土霉素与游离状态的细胞同样敏感,证明牛支原体培养24小时尚未形成成熟生物膜。可见不同微生物生物膜成熟的时间是存在差异的,在对生物膜特性进行研究之前因先确定其成熟时间点。 支原体生物膜形态与其他微生物相似,可呈网络样、蜂窝状、柱状、蘑菇样、塔样,其间可见水通道,同一种微生物可形成不同结构的生物膜。如肺炎支原体的生物膜最初可形成蜂窝状的区域,在此基础上向外生长成蘑菇状或塔状,塔的直接从小的10um到大于50um,并在塔结构内可见到通道。随着生物膜生长时间的延长,蜂窝状结构中的空洞减少而塔的直径增加,生物膜的形成逐渐趋于成熟[8]。生物膜在不断成熟、丰厚的过程中对内层细胞保护作用不断增强,但由于其深部的细胞营养物质及氧份缺乏也会抑制其生长,正如Laura McAuliff的研究发现培养72小时的生物膜中近70%的细胞都死亡了,活的细胞主要位于生物膜中心。 2影响支原体生物膜形成的因素 生物膜的形成过程中粘附是第一步也是最关键的一步,某些胞外多糖及蛋白质物质是介导粘附的重要基质。如大肠杆菌的表多糖[9],铜绿假单胞菌的藻酸盐[10]等都可促进生物膜的形成。有关支原体的研究也发现支原体的生物膜形成也与某些多糖及蛋白质物质有关。 2.1多糖与生物膜形成 野生型的肺炎支原体可形成一种胞外多糖,即表多糖(exopolysaccharide,EPS)-Ⅰ,它是由当量克分子的葡萄糖

生物膜

生物膜 介绍:本文介绍了什么是生物膜以及它们在阻碍伤口愈合过程中所起到的重要作用。此外,还探讨了可能的干预方法,旨在清除或减少生物膜,并预防其在伤口再次形成。 什么是生物膜: 生物膜是一种微生物群落复合体,由细菌和真菌组成。微生物能合成并分泌一种保护性基质,通过它将生物膜牢固的附着在活体或非活体表面。 生物膜是一种动态的异种群落复合体,处于不断变化的状态,它们可能由单一种群细菌或真菌组成,大多数情况下,由多种群组成,比如包含多种多样的菌群。基本上,可将生物膜描述成细菌隐藏在一层厚厚的黏滑的保护层中,保护层由糖类和蛋白质组成。生物膜保护层可保护微生物免受来自外界的危害。 生物膜与伤口有什么联系? 一直以来都认为生物膜可在医疗器械表面形成,例如导尿管、气管插管、鼓膜通气管、骨科与胸部植入物、角膜接触镜、子宫内避孕器(IUDs)以及缝合线。它们是导致潜在的细菌感染和慢性炎症的主要原因,如牙周炎、囊性纤维化、慢性痤疮以及骨髓炎。 生物膜还常见于伤口,并在某种程度上会延迟伤口愈合进程。通过电子显微镜对慢性伤口与急性伤口的活组织检查发现,60%的慢性伤口含有生物膜结构,而急性伤口只有6%含有生物膜结构。据报道,生物膜是导致多种慢性炎症性疾病的主要因素,那么极有可能几乎所有的慢性伤口上至少有部分创面含有生物膜菌群。 生物膜是如何形成的? 阶段一:可逆的表面粘附 微生物通常被认为处于孤立的自由漂浮状态(如浮游型)。然而,在自然条件下,大部分微生物倾向于粘附在物体表面上,并最终形成生物膜。最初的粘附是可逆的。 阶段二:永久性表面粘附 随着细菌的繁殖,它们粘附的更加牢固(定植),发生变异,改变基因表达模式以提高生存能力。这通常是一种被称为细菌群感效应(Quorum sensing)的细菌通讯的结果。 阶段三:黏滑保护性基质/生物膜 一旦牢固地附着在表面上,细菌开始分泌一种包围基质,即细胞外聚合物(EPS)。 这是一种保护性基质或称为“黏质物”。这样,小菌落形成最初的生物膜。 EPS的准确成分因所含的不同微生物而异,但通常由多糖、蛋白质、糖脂和细菌DNA 所组成。一般认为存活的或死去的细菌释放的细菌DNA是构成生物膜细胞外聚合物(EPS)基质的重要组成部分。细菌分泌出各种蛋白质和酶帮助生物膜牢固的粘附在伤口创面上。

结核分枝杆菌生物膜研究进展

Hans Journal of Medicinal Chemistry 药物化学, 2018, 6(3), 78-84 Published Online August 2018 in Hans. https://www.docsj.com/doc/b42603508.html,/journal/hjmce https://https://www.docsj.com/doc/b42603508.html,/10.12677/hjmce.2018.63011 Advances on Research of Mycobacterium tuberculosis Biofilms Menglan Gan, Renfeng Wang, Zaichang Yang* School of Pharmacy, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Aug. 1st, 2018; accepted: Aug. 15th, 2018; published: Aug. 22nd, 2018 Abstract Biofilms refer to a microbial community that is surrounded by a self-generated extracellular po-lymer and attached to the cell surface, but the physiology and genetics definition of the M. tuber-culosis biofilm have not yet been described. Because of its unique physiological state, M. tuberculo-sis biofilms limit the therapeutic effect of anti-tuberculosis drugs, prolong the cycle of tuberculosis treatment, and seriously endanger human health. This article reviewed the formation mechanism, structural composition and related functions and quantitative methods of M. tuberculosis biofilms, and discussed the research ideas of using M. tuberculosis biofilms as novel anti-tuberculosis drugs to shorten the treatment of tuberculosis and provide a new direction for improving the therapeu-tic effect of tuberculosis. Keywords Mycobacterium tuberculosis, Biofilms, Tolerance 结核分枝杆菌生物膜研究进展 甘梦兰,王仁凤,杨再昌* 贵州大学药学院,贵州贵阳 收稿日期:2018年8月1日;录用日期:2018年8月15日;发布日期:2018年8月22日 摘要 生物膜是指被自我产生的细胞外聚合物包裹,并附着在细胞表面的微生物群落,但结核分枝杆菌生物膜*通讯作者。

96孔微量板定量检测细菌生物膜的方法步骤

96孔微量板定量检测细菌生物膜的方法步骤(protocol) 摘要:96孔微量板定量检测法(polystyrene microtiter plate assay)检测细菌生物膜有着许多优势。一方面,在对大批样品快速操作时能保持试验的一致性。另一方面,微量板定量检测法不仅能对细菌形成生物膜定性,而且还能定量计算细菌形成生物被的能力,因此96孔微量板法被广泛应用于定量检测细菌生物被膜的方法。 关键词:生物膜 , 菌膜 相对于其它细菌生物膜体外培养方法而言,微孔板法有着当然的批处理优势,尤其是在对大批样品快速操作时还能保持试验的一致性,使得96孔板,乃至384孔板检测法大量应用于细菌生物膜的研究。微量板定量检测法(polystyrene microtiter plate assay)不仅能定性细菌能否形成生物膜,而且和不同染色方法结合,还能定量计算细菌形成生物被的能力,这对实验室生物被膜研究工作是非常有利的,因此96孔微量板定量检测法是目前实验室广泛应用的定量检测细菌生物被膜的方法。 主要试剂和仪器: 聚苯乙烯96孔板、PBS缓冲液、甲醇、1%结晶紫溶液、33%冰乙酸溶液、酶标仪或分光光度计。 实验步骤: (1) 在96孔聚苯乙烯微孔培养板中每孔加入100μl培养液,接种10μl过夜培养菌液,37°C静置孵育36h; (2)将培养液吸出,每孔加入200μl无菌PBS缓冲液清洗板孔3次;

(3) 每孔加入100μl甲醇固定15min,然后吸出培养孔中的甲醇,自然风干; (4) 每孔加入100μl 1%结晶紫溶液,室温下染色5min; (5) 吸出培养孔中的结晶紫染色液后,用流水把多余的染料冲洗干净; (6) 把培养板倒置在滤纸上除去残余的水,并在37°C烘箱中烘干或室温凉干; (7) 完全干燥后,每孔加入100μl 33%冰乙酸溶液,在37°C培养箱中作用30min以溶解结晶紫; (8) 590nm条件下,用酶标仪测定培养孔中溶液的OD值; (9) 每次试验每种菌株做3个孔的重复,试验数值取3次平均值(D值); (10) 以未接种菌的培养液作为阴性对照,阴性值的2倍作为界限值(Dc)。 结果判定: 基于D值,菌株可分为3类: (1)强生物被膜形成株(D>2×Dc); (2)弱生物被膜形成株(Dc<D≤2×Dc); (3)无生物被膜形成株(D≤Dc)。

2008-植物相关细菌生物膜研究进展

收稿日期:2008-04-29 基金项目:江苏省农科院院基金(6210730) 作者简介:杨敬辉(1973-),男,云南丽江人,助理研究员,从事植物病害生物防治工作。 河北农业科学,2008,12(9):1-3JournalofHebeiAgriculturalSciences 责任编辑李布青 在自然环境中生存的细菌结合于固体、液体介质表面或与别的微生物细胞密切接触,以多细胞形式聚集在一起称作生物膜[1]。细菌粘附于寄主表面,彼此间由1个结构复杂的基质包裹,基质通常由不同的胞外多聚物,包括多聚糖、蛋白和DNA等组成。生物膜的构型排列很复杂,有些是表面平坦无特征的膜,有些则是由多层细胞聚集形成形状各异的膜,如塔型和彩带型等。 生长于生物膜内的细菌所表现的细胞生理学,与其 分散生长于组织内时所表现的生理学不同[2]。在生物膜 内,细菌能对营养、代谢排泄物的浓度和细菌群体密度作出反应,调节新陈代谢,并能与邻近细胞相接触,参与细胞之间的交流。细菌形成生物膜后增强了对抗生素的忍耐力。生物膜所具有的有益和有害的活性,使其在工业、医药和设施农业上具有重要意义。 虽然许多关于微生物生物膜形成的基础研究大多集中在无生命物质的表面,但很明显在寄主植物与细菌互作过程中,细菌可在生物体表面上形成生物膜。粘附于植物表面的多细胞聚集体被描述为微菌落、聚集体或细 胞簇[3] 。综述了有关生物膜结构、形成和微生物与陆生 植物结合所形成生物膜特性等方面的研究进展。 1细菌生物膜形成的影响因子 1.1复杂而动态的植物表面环境影响生物膜的形成 陆地环境中蕴藏着丰富而多样的微生物群落,这些 微生物群落能参与资源库的竞争和修整。在复杂而竞争的环境中,植物提供微生物赖以生存的环境。细菌定殖于植物的叶面、根、种子和内部脉管系统,这些类型的组织有特殊的化学和物理特性,这些特性影响了微生物的定殖机会和挑战能力。 陆生环境中水的可利用程度及其饱和水平是多样的,植物与细菌的互作大多经历不同水平的水合作用。此外还依赖于定殖位点、气侯条件和适宜的土壤组成等。植物的叶表面相对干燥,但能被雨水和露水淋湿。植物根围和土壤中种子表面含水量则更依赖于土壤中水的饱和度。水的限制作用能极大的影响生物膜的结构。 因此,特定环境和特定组织内水的饱和水平将极大 的影响生物膜的形成[3] 。而在每个大的组织类型中又有 不同的微环境,如:植物根的不同部位表现出不同的小生境,生长活跃的根组织在土壤中的分泌率较高,而处 于生长点的根冠细胞则不断脱落[4] 。不同场所释放的营 养和渗出物质能在很大程度上影响生物膜的产生。植物叶面组织经常含有一腊质层,其在叶片上表面和下表面分布不同。韧皮部和木质部导管在脉管系统中是不同的组织类型,在叶、茎干和根中的韧皮部及木质部组织,其流动性组成,体系结构和空间排列上均不相同。细菌能适应各种小环境,因此,生物膜的形成反映了其定殖场所的自然状态。 1.2细菌在植物表面主动和被动的沉积作用对生物膜形成的影响 微生物沉积作用的被动机制在整个陆生环境中较为常见,如风、雨的飞溅和根围的水流。而趋化性和运动 性是细菌形成生物膜的主动性机制[5]。不同假单胞菌的 植物相关细菌生物膜研究进展 杨敬辉1,文平兰2,陈宏州1,朱桂梅1,潘以楼1 (1.镇江农科所,江苏句容212400;2.句容市农技推广中心,江苏句容212400) 摘要:介绍了不同类型的植物相关细菌生物膜,综述了有关生物膜结构、形成和微生物与陆生植物结合所形成生物膜的特性等方面的研究进展,阐述了植物表面环境、细菌在植物表面主动和被动的沉积作用等对生物膜形成的影响。关键词:微生物;生物膜;群体感应中图分类号:Q925 文献标识码:A 文章编号:1008-1631(2008)09-0001-03 ResearchProgressonBiofilmFormationofPlant!associatedBacteria YANGJing!hui1,WENPing!lan2,CHENHong!zhou1,ZHUGui!mei1,PANYi!lou1(1.ZhenjiangInstituteofAgriculturalScience,Jurong212400,China;2.AgriculturalTechnologyExtensionCenterofJurong City,Jurong212400,China) Abstract:Severaltypesofplant!associatedbacteriabio-filmswereintroduced.Theresearchprogressonthestructure,for-mationandcharacterofbiofilmwerereviewed.Theinfluencingoftheenvironmentofplantsurfaceandtheactionofplant!as-sociatedbacteriainteractingwithhosttissuesurfacesduringpathogenesisandsymbiosisonthebiofilmformationwereelabo-rated. Keywords:Microorganism;Biofilm;Quorum!sensing

细菌生物膜与导管伴生感染相关性的研究

细菌生物膜与导管伴生感染相关性的研 究 (作者:___________单位: ___________邮编: ___________) 【摘要】NFDEA目的:探讨细菌生物膜在置入导管伴生感染中的作用。方法:对置入性导管于撤除导管时行导管内细菌检查及分离培养,用结晶紫和阿利新蓝染色法对细菌生物膜进行定位及定量检测,分析导管细菌生物膜形成与导管伴生感染的关系。结果:患者置入性导管细菌生物膜阳性率为61.29% (38/62) ,染色技术可用于观察导管内细菌生物膜形成情况。结论:细菌生物膜形成是置入导管伴生感染的重要致病因素,染色技术简便快速,可作为临床快速诊断的方法。 【关键词】NFDEA生物膜;导管;伴生感染 AbstractNFDEAObjective:To investigate the effect of bacterial biofilm on associated infection of insertion catheter. Methods:The bacteria in insertion catheter were isolated and cultured after removing catheter. The method of staining with Crystal Violet and Alcian Blue was used to localization and quantitation detection of

bacterial biofilm. Then the relationship of bacterial biofilm with associated infection of catheter was analyzed. Results:The positive ratio of bacterial biofilm in insertion catheter was 61.29% (38/62). The staining method can be used to observe the formation condition of bacterial biofilm in insertion catheter. Conclusion:The formation of bacterial biofilm was important pathogenic factor in associated infection of insertion catheter. The staining technique was convenient and fast that can be used in clinical fast diagnosis. Key wordsNFDEAbiofilm; catheter; associated infection 现代医学技术的发展,多种侵入性的医疗器械、生物医学材料广泛应用,如传统的导尿管、子宫节育环、中心静脉导管、新型的人工心脏瓣膜、各种支架、角膜接触镜等,这些器械和材料的应用,在解决了原有医疗问题的同时,许多引发了伴生感染(associated infection)[1],此种现象在有置入性导管者表现尤为突出有研究发现,细菌容易粘附于塑料输液管内表面,形成细菌生物膜(biofilm),难以冲洗清除[2]。为了解细菌生物膜与置入性导管伴生感染相关性,我们对医院实施置入性导管进行检查或治疗的患者撤出导管时进行细菌检查、分离培养及生物膜形成的研究,现将结果报道如下。 1 材料与方法 1.1 材料 2009年7月至2010年6月,采集来自沈阳市多家医院病房患者包括导尿管、呼吸机导管及手术的引流管等标本,共62例(临检已

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