微生物根据环境的线索改变它们的行为，即表型。由于微生物(如正常菌群和病原体)是与各自的宿主一起进化的，因此能够识别宿主衍生的化学信号提供了独特的优势。如果表型变化对宿主免疫因子和抗菌药物具有保护作用，则尤其如此。一旦这种符合这些参数的表型形成了生物膜。

图1所示。宿主类固醇、多肽、单胺和维生素，它们可以作为宿主衍生的群体信号化学物质，诱导生物膜的形成。

生物膜的形成是最重要的微生物保护性表型变化之一。生物膜的发育包括在特定的宿主体内定植，附着在那里形成细胞外基质并最终离开。生物体需要一个信号来改变它们的表型行为，从浮游生物群体的表型行为转变为定植生物膜的表型行为。生物膜微生物群落构成了我们的微生物群，并在一半以上的感染过程中发挥作用。在正常环境条件下，这种行为转变是微生物细胞识别内源性产生的化学信号(即群体信号化合物)的结果。这些化学信号不断地排泄到环境中。当信号浓度足够高时，种群发生表型转移。获得信号强度的典型方法是使细菌种群的大小增长到足够高的单个细胞水平，即达到法定数量。然而，如果信号以足够高的浓度外源性存在，则可以绕过这一途径。当微生物通过识别宿主衍生因子，以正常菌群或入侵病原体的形式定植宿主时，就可以完成这一过程。

识别外来来源的化学信号化合物的能力表明微生物在体内的地理位置。此外，它还警告它们来自宿主的迫在眉睫的危险，以及它们需要形成保护性的生物膜。这种群体独立的表型转移对微生物非常有利，因为这些较小的微生物群体能够抵抗吞噬作用，可溶性先天免疫因子以及抗菌剂。因此，在种群达到足够规模之前，微生物形成的保护性生物膜提高了它们的生存前景。现在人们认识到，在没有细菌群体法定数量的情况下，各种各样的宿主因子可以改变微生物的粘附并诱导生物膜的形成。这些因素包括多种化学物质，如胰岛素、一种肽激素、类固醇激素，如黄体酮、雌激素、脱氢表雄酮(DHEA)和皮质醇，以及单胺、(肾上腺素、去甲肾上腺素)和必需维生素，包括维生素k。这些化学信号就像微生物的GPS系统一样，既可以指示位置，也可以告诉它们如果要在恶劣的宿主环境中优化生存，就需要穿上一层额外的保护(生物膜)。

巴尔比娜·j·普洛特金
美国中西部大学微生物与免疫学系

出版

宿主环境信号及其对生物膜形成的影响。
费拉科D, Blaha M, Khan S, Green JM, Plotkin BJ
微生物病原学2016年10月

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