Loading article…
細菌の粘液層は、細菌細胞を囲む、遠心分離などで容易に除去できる、組織化されていない細胞外物質の層です。具体的には、これは主に細胞外多糖類、糖タンパク質、糖脂質から構成されています。[ 1 ]したがって、粘液層はグリコカリックスのサブセットとみなされます。
粘液層やカプセルは細菌に最も多く見られますが、これらの構造は古細菌にもまれに存在します。[ 2 ]この構造と機能に関する情報は、これらの微生物にも適用できます。
粘液層は非晶質で厚さが不均一であり、細胞の種類や環境によって様々な量で生成される。[ 3 ]これらの層は細胞外に垂れ下がる糸状構造として現れ、1～4μm離れた細胞間に網状の構造を形成する。[ 4 ]研究者らは、細胞は成長後約9日で粘液層の形成が遅くなるが、これはおそらく代謝活動が遅くなるためだと示唆した。[ 4 ]
細菌のカプセルは、粘液層と似ていますが、粘液層よりも硬いです。カプセルは、粘液層に比べて組織化されており、除去が困難です。[ 5 ]もう一つの高度に組織化された独立した構造はS層です。S層は細胞壁に組み込まれる構造で、糖タンパク質で構成されており、これらの層は細胞に剛性と保護を提供します。[ 6 ]粘液層は緩く流動的であるため、細胞の剛性には役立ちません。
バイオフィルムは粘液層を生成する細菌で構成されることもありますが、通常はそれが主な構成要素ではありません。むしろ、バイオフィルムは、凝集したバイオフィルムを形成するために集まった微生物の集合体で構成されています。 [ 7 ]ただし、均質なバイオフィルムが形成されることもあります。たとえば、歯の表面に形成されるプラークは、主にミュータンス連鎖球菌のバイオフィルム形成と歯のエナメル質の緩やかな分解によって引き起こされます。[ 8 ] [ 9 ]
粘液層の機能は、抗生物質や乾燥などの環境上の危険から細菌細胞を保護することです。[ 1 ]粘液層により、細菌は人工インプラントやカテーテルなどの滑らかな表面、およびペトリ皿などの他の滑らかな表面に付着することができます。[ 10 ] [ 4 ]研究者らは、細胞が細胞外物質のみに頼って、追加の付属器官なしで培養容器に付着することを発見しました。
粘液層は主に多糖類から構成されているが、飢饉の際には細胞が粘液層を食料貯蔵庫として利用して生き延びることができるように、過剰に生成されることがある。[ 8 ]また、地中に生息する原核生物では、年間を通しての温度や湿度の変化による不必要な乾燥を防ぐために粘液層が生成されることがある。[ 8 ]
これにより、細菌コロニーが塩素、ヨウ素、その他の化学物質による化学滅菌を生き延びることが可能になり、オートクレーブ処理または沸騰水による洗浄が唯一確実な除染方法となる可能性があります。
一部の細菌は、粘液層を使って抗体を吸収することで、免疫系の攻撃に対する防御反応を示しています。[ 11 ]さらに、緑膿菌や炭疽菌などの一部の細菌は、宿主の免疫系からの食細胞攻撃に対して効果的なバイオフィルム構造を生成できます。[ 8 ]このようなバイオフィルム形成は、宿主の体内で生存する可能性が高くなるため、病原性因子を増加させますが、このタイプのバイオフィルムは通常、カプセルと関連付けられています。[ 12 ]
抗生物質などの抗菌剤（これらの製品は細胞の成長を阻害するか、単に細胞を殺す）に対する耐性を高めている細菌が非常に多いため、一部の細菌の病原性因子を減少させる新しい薬に関する新しい研究が発表されています。抗病原性薬は細菌の病原性を減少させ、宿主が当該細菌を攻撃できるようにしたり、抗菌剤が作用できるようにしたりします。 黄色ブドウ球菌は、バイオフィルム形成、クオラムセンシング、外毒素など、多数の病原性因子を持つ、ヒトにいくつかの感染症を引き起こす病原性細菌です。 [ 13 ]研究者らは、 S.areusに対する多剤抗病原性剤としてミリセチン（Myr）を調べ、それがバイオフィルム形成にどのように影響するかを具体的に調べました。定期的に投与した後、細胞を殺すことなく、バイオフィルム形成が減少し、指定された培地に付着した細胞の数が減少したことがわかりました。 Myrは、表面を材料でコーティングすると有望であり、コーティングされていない表面では、大量の細胞付着を伴う厚いバイオフィルム形成が見られ、コーティングされた材料では、弱く付着した最小限の細胞クラスターが見られました。[ 13 ]
コンクリート構造物の問題の一つは、天候の変化によって受ける損傷です。コンクリートは多孔質であるため、環境に応じて水分が膨張したり収縮したりします。この損傷により、これらの構造物は硫酸塩攻撃を受けやすくなります。硫酸塩攻撃は、コンクリート中の硫酸塩が他の硫酸塩源によって生成された他の塩と反応し、コンクリートの内部侵食を引き起こすときに発生します。これらの硫酸塩（SO 4）イオンへの余分な曝露は、道路の塩が構造物に飛び散ることによって引き起こされる可能性があり、硫酸塩を多く含む土壌もこれらのコンクリート構造物にとって問題となります。研究によると、一部の好気性粘液形成細菌は、コンクリート構造物の修復と維持に役立つ可能性があります。[ 14 ]これらの細菌は、外部の硫酸塩からコンクリートへの拡散バリアとして機能します。研究者は、層が厚いほど効果的であることを発見し、層の厚さが増加するにつれて、コンクリート構造物に適用できる耐用年数がほぼ直線的に増加することを確認しました。構造物の長期的な修復には、コンクリート構造物の寿命を確保し、硫酸イオンの適切な拡散を確保するために、60mmの厚さのスライム層を使用する必要があります。[ 14 ]