Слизистый слой у бактерий — это легко удаляемый (например, центрифугированием ), неорганизованный слой внеклеточного материала, который окружает клетки бактерий. В частности, он состоит в основном из экзополисахаридов , гликопротеинов и гликолипидов . [1] Поэтому слизистый слой рассматривается как подмножество гликокаликса .
Хотя слизистые слои и капсулы чаще всего встречаются у бактерий, эти структуры встречаются и у архей , хотя и редко. [2] Эта информация о структуре и функции также может быть передана этим микроорганизмам.
Слои слизи аморфны и непостоянны по толщине, вырабатываются в разных количествах в зависимости от типа клеток и окружающей среды. [3] Эти слои представляют собой нити, свисающие внеклеточно и образующие сетчатые структуры между клетками, которые находятся на расстоянии 1-4 мкм друг от друга. [4] Исследователи предположили, что клетка замедлит образование слоя слизи примерно через 9 дней роста, возможно, из-за более медленной метаболической активности. [4]
Бактериальная капсула похожа , но более жесткая, чем слой слизи. Капсулы более организованы и их сложнее удалить по сравнению с их аналогами из слоя слизи. [5] Другая высокоорганизованная, но отдельная структура — это S-слой . S-слои — это структуры, которые интегрируются в клеточную стенку и состоят из гликопротеинов, эти слои могут обеспечивать жесткость и защиту клетки. [6] Поскольку слой слизи рыхлый и текучий, он не помогает клетке в ее жесткости.
Хотя биопленки могут состоять из бактерий, производящих слизистый слой, это, как правило, не их основной состав. Скорее, биопленка состоит из множества микроорганизмов, которые объединяются, чтобы сформировать сплоченную биопленку. [7] Хотя существуют и однородные биопленки, которые могут образовываться. Например, налет, который образуется на поверхности зубов, вызван образованием биопленки, в первую очередь, Streptococcus mutans и медленным разрушением зубной эмали. [8] [9]
Функция слоя слизи заключается в защите клеток бактерий от опасностей окружающей среды, таких как антибиотики и высыхание . [1] Слой слизи позволяет бактериям прилипать к гладким поверхностям, таким как протезные имплантаты и катетеры , а также к другим гладким поверхностям, таким как чашки Петри. [10] [4] Исследователи обнаружили, что клетки прилипают к культуральному сосуду без дополнительных придатков, полагаясь только на внеклеточный материал.
Хотя слой слизи в основном состоит из полисахаридов, он может быть избыточно произведен, так что во время голода клетка может полагаться на слой слизи как на дополнительное хранилище пищи для выживания. [8] Кроме того, слой слизи может быть произведен у наземных прокариот для предотвращения ненужного высыхания из-за ежегодных колебаний температуры и влажности. [8]
Это может позволить колониям бактерий выжить при химической стерилизации хлором , йодом и другими химикатами, оставляя автоклавирование или промывание кипящей водой единственными надежными методами дезактивации .
Некоторые бактерии продемонстрировали защитную реакцию на атаки иммунной системы, используя свои слизистые слои для поглощения антител. [11] Кроме того, некоторые бактерии, такие как Pseudomonas aeruginosa и Bacillus anthracis, могут образовывать биопленочные структуры, которые эффективны против фагоцитарных атак иммунной системы хозяина. [8] Этот тип образования биопленки увеличивает их фактор вирулентности, поскольку они с большей вероятностью выживут в организме хозяина, хотя этот тип биопленки обычно связан с капсулами. [12]
Из-за обилия большого количества бактерий, которые увеличивают свою устойчивость к противомикробным агентам, таким как антибиотики (эти продукты подавляют рост клеток или просто убивают клетку), появляются новые исследования о новых препаратах, которые снижают факторы вирулентности у некоторых бактерий. Противовирусные препараты снижают патогенные свойства бактерий, позволяя хозяину атаковать указанные бактерии или позволяя противомикробным агентам работать. Staphylococcus aureus — это патогенная бактерия, которая вызывает несколько человеческих инфекций с множеством факторов вирулентности, таких как: образование биопленки, кворум-сенсорика и экзотоксины, и это лишь некоторые из них. [13] Исследователи рассмотрели мирицетин (Myr) как мультиантивирулентный агент против S.areus и то, как он конкретно влияет на образование биопленки. После регулярного дозирования было обнаружено, что образование биопленки уменьшилось, а количество прикрепленных клеток на их определенной среде уменьшилось, не убивая клетки. Myr является многообещающим, когда поверхности покрыты материалом, непокрытые поверхности показывают образование толстой биопленки с большим количеством клеточной адгезии; покрытый материал показал минимальные скопления клеток, которые были слабо адгезированы. [13]
Проблема с бетонными конструкциями заключается в повреждении, которое они получают во время погодных изменений, потому что если его пористая природа, то есть количество воды, которая может расширять или сжимать бетон в зависимости от окружающей среды. Это повреждение делает эти конструкции восприимчивыми к сульфатным атакам. Сульфатные атаки происходят, когда сульфаты в бетоне реагируют с другими солями, образованными другими источниками сульфатов, и вызывают внутреннюю эрозию бетона. Дополнительное воздействие этих сульфатных (SO4 ) ионов может быть вызвано попаданием дорожной соли на конструкцию, почвы с высоким содержанием сульфатов также являются проблемой для этих бетонных конструкций. Исследования показали, что некоторые аэробные слизеобразующие бактерии могут помочь в ремонте и обслуживании бетонных конструкций. [14] Эти бактерии действуют как диффузионный барьер от внешних сульфатов к бетону. Исследователи обнаружили, что чем толще слой, тем он эффективнее, наблюдая почти линейное увеличение количества лет службы, применимых к бетонной конструкции, по мере увеличения толщины слоя. Для долгосрочного ремонта конструкции следует использовать слой шлама толщиной 60 мм, чтобы обеспечить долговечность бетонной конструкции и правильную диффузию сульфат-ионов. [14]