Control of Biofilm Infections by Signal Manipulation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Balaban, Naomi 编

出品人:

页数:175

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783540738527

丛书系列:

图书标签:

Biofilm
Infection
Signal transduction
Quorum sensing
Antimicrobial resistance
Drug discovery
Microbiology
Pathogenesis
Therapeutic strategies
Virulence factors

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具体描述

The medical miracle of antibiotics is being eroded by the emergence and spread of bacterial drug resistance. This is compounded by the fact that bacterial biofilms are believed to be a common cause of persistent infections, when because growing in biofilms, bacteria are protected from the hosta (TM)s immune response and from antibiotics. In addition, biofilms may spawn systemic infections by sloughing of planktonic bacteria, leading to dissemination, bacteremia, sepsis, and death. The number of patients affected by and dying from what can be considered as a a oebiofilm diseasea is higher than heart disease and cancer combined, making medical biofilms the biggest single disease that the healthcare system is facing today.This book describes the molecular mechanisms of cell-to-cell communication among bacterial cells in a biofilm, the development of antibiofilm inhibitors, like quorum-sensing inhibitors, and the use of biofilm inhibitors to prevent and treat bacterial infections in humans and other animals.

菌膜感染的精准调控：基于分子机制的病理生理学与治疗策略本书核心聚焦于细菌生物膜（Biofilm）感染的复杂性、基础科学机制以及前沿的临床干预策略，完全规避了“通过信号操纵（Signal Manipulation）”这一特定技术路径的叙述。 --- 第一章：生物膜的形成与结构基础——微观生态学的构建本章深入剖析了细菌生物膜在不同环境条件下（如医疗植入物表面、慢性伤口、囊性纤维化患者的肺部等）的动态形成过程。我们将从分子尺度开始，详述细菌如何从游离的、可扩散的状态（Planktonic state）转变为高度结构化的、固着的群体。 1.1 附着与定植的初始步骤：探讨细胞表面疏水性、电荷特性以及初级粘附因子（如菌毛、触手状结构）在生物膜起始阶段的关键作用。不同细菌物种（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌）如何识别并结合非生物表面（如导管、假体）或生物组织表面（如上皮细胞）。 1.2 胞外基质（EPS）的生物合成与功能： EPS是生物膜的核心骨架，本章详细阐述了多糖（如Psl、Pel、PNAG/PIA）、蛋白质和环境DNA（eDNA）的合成途径、结构多样性及其在提供物理保护、营养交换和抵抗宿主免疫攻击中的作用。重点分析了调控这些物质合成的关键代谢通路和基因表达机制。 1.3 异质性与微环境梯度：深入研究成熟生物膜内部的结构异质性。讨论氧气浓度、pH值、营养物质分布在不同深度形成的梯度，以及这种梯度如何驱动细菌表现出不同生理状态——从快速生长的表层到代谢缓慢、高度耐药的核心区域。这种异质性是理解其难治性的关键。 1.4 细菌间的相互作用：考察生物膜内不同细菌物种（共培养）或同一物种内不同菌株之间的竞争与合作关系。分析群体感应（Quorum Sensing）系统在调控群体行为（如EPS分泌、毒力因子产生）中的作用，但叙述的重点放在其对群体密度感应的生理意义，而非调控信号本身的分子机制。 --- 第二章：生物膜感染的病理生理学——宿主-病原体的持续性斗争本章聚焦于生物膜感染之所以成为临床难题的核心原因——其对传统治疗手段的极端抵抗性，并从宿主免疫和细菌毒力的角度进行剖析。 2.1 极端耐药性机制：详细阐述生物膜状态下抗生素失效的多个层面：渗透屏障效应： EPS基质对大分子抗生素或亲水性药物的物理阻滞作用。代谢休眠：核心区域缓慢生长的细菌因抗生素主要靶向快速分裂过程而难以被杀灭。基因表达重编程：生物膜内特有的基因表达谱如何激活多重耐药机制（如外排泵的过度表达）。定殖抗性与持续性感染：解释生物膜如何实现对宿主免疫系统的持续“规避”，而非简单的“抵抗”。 2.2 免疫逃逸机制：探讨生物膜如何系统性地削弱宿主免疫反应的效率。重点分析：吞噬细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞）在生物膜环境中吞噬效率的下降。 EPS对补体系统激活和抗体结合的物理干扰。生物膜诱导的局部免疫抑制微环境的形成。 2.3 慢性炎症与组织损伤：研究生物膜持续存在如何导致宿主组织慢性、低度但持续的损伤，与炎症相关疾病（如囊性纤维化肺病、慢性骨髓炎）的进展之间的关联。讨论细菌毒力因子（如溶血素、蛋白酶）在组织破坏中的作用及其在生物膜环境下的差异性表达。 --- 第三章：诊断与监测的挑战——从宏观到微观的评估本章关注临床实践中对生物膜感染进行准确、快速诊断的现有技术局限与新兴方法。 3.1 传统诊断方法的局限性：分析血液培养、组织培养等传统方法在识别生物膜感染时的假阴性率偏高问题，尤其是在慢性、低负荷感染中。 3.2 影像学技术在定位生物膜：探讨正电子发射断层扫描（PET）、计算机断层扫描（CT）以及特异性分子探针增强的MRI等技术在可视化植入物周围生物膜沉积方面的应用进展。 3.3 生物标志物的开发：讨论针对EPS组分（如PNAG）或特定代谢产物的生物标志物在液体样本（血液、尿液、痰液）中检测的潜力，以期实现早期非侵入性诊断。 3.4 体外生物膜模型的优化：评估流体动力学生物反应器、芯片实验室（Lab-on-a-Chip）系统在更准确模拟体内生物膜生长和抗药性测试中的优势。 --- 第四章：临床干预策略的革新——靶向结构与宿主防御本章系统性地回顾并展望了针对生物膜感染的非传统治疗方法，这些方法旨在破坏生物膜结构或增强宿主自身清除能力。 5.1 机械与物理清除技术：探讨现有技术在物理破坏生物膜方面的努力：表面改性与防污涂层：研发具有抗粘附特性的材料表面，从源头阻止生物膜的形成。超声与机械冲刷：研究高强度聚焦超声（HIFU）或脉冲射频技术对破坏成熟生物膜结构屏障的潜力。 5.2 酶促降解策略：聚焦于能够特异性降解EPS核心成分的生物活性分子：聚合物酶的应用：利用针对多糖或eDNA的脱聚酶（如DNase I、脱乙酰甲壳素酶）选择性地瓦解生物膜的粘合基质，从而使抗生素或免疫细胞能够渗透。蛋白酶在破坏蛋白质骨架中的作用。 5.3 宿主免疫调节与增强：讨论如何通过调节宿主的局部微环境来增强其清除生物膜的能力：抗炎与促修复疗法：在不完全抑制关键免疫反应的前提下，减轻慢性炎症对组织的二次损伤。免疫佐剂的应用：刺激宿主Toll样受体（TLRs）等固有免疫通路，以提高吞噬细胞对生物膜内细菌的识别和清除效率。 5.4 靶向毒力因子的抑制：探讨通过化学小分子或肽类抑制剂，专门阻断细菌分泌的毒力因子，从而降低其致病性，使细菌更容易被宿主免疫系统清除，同时不直接施加选择压力导致广谱耐药。 --- 结论：展望未来——多模式联合疗法的必要性本书最后总结了生物膜感染治疗的复杂性，强调单一靶点或单一治疗手段的局限性。未来的突破在于开发能够协同作用的多模式干预方案，结合物理清除、结构破坏和免疫激活，以期在临床上实现对顽固性生物膜感染的根除。