摘要：想象一下，55岁的张先生正为一个顽固的伤口感染苦恼。几个月来，他尝试了各种抗生素，医生也开了好几轮药方，可那恼人的感染就是不肯退去。每次似乎好转一点，却总在不经意间卷土重来。医生挠头，张先生无奈，这到底是怎么回事？

想象一下，55岁的张先生正为一个顽固的伤口感染苦恼。几个月来，他尝试了各种抗生素，医生也开了好几轮药方，可那恼人的感染就是不肯退去。每次似乎好转一点，却总在不经意间卷土重来。医生挠头，张先生无奈，这到底是怎么回事？

答案藏在细菌的“秘密基地”——生物膜（biofilm）里。这些细菌可不是单打独斗的孤勇者，它们聚在一起，建起了一座座微型“堡垒”，用一层黏糊糊的保护膜把自己裹得严严实实。更厉害的是，它们还有一种“秘密武器”——叫做“排出泵”（efflux pumps）的微型机器，能把抗生素像扔垃圾一样甩出去。这两个家伙联手，让细菌变得超难对付，甚至还能进化出永久的抗药性。

今天，我们就来聊聊这个让人头疼的组合：生物膜和排出泵是怎么合作的？它们如何让抗生素失效？又为什么会让细菌变得越来越强？读完这篇，你会明白张先生感染为何这么顽强，也会知道科学家们在想什么办法来反击。

先来说说生物膜是什么。想象一座中世纪的城堡，高墙厚实，周围还有护城河，里面住着一群团结的居民。生物膜就像这样，只不过它小到需要显微镜才能看见。细菌聚在一起，用一种黏液——科学家管它叫“胞外多聚物基质”（EPS）——把自己包起来。这层黏液里有DNA、多糖、蛋白质和脂类，就像城堡的墙和护城河，挡住外来的攻击。

生物膜无处不在。你刷牙时牙齿上那层滑溜溜的东西？生物膜。浴室水管里堵住的脏东西？还是生物膜。甚至在医院里，导管、人工关节这些医疗设备上也可能长出生物膜。据统计，人体80%的细菌感染都和生物膜有关，够吓人吧？

生物膜是怎么形成的呢？一开始，几个落单的细菌（科学家叫它们“浮游细菌”）找到一个落脚点，比如伤口表面或医疗器械。它们粘上去，开始繁殖，分泌黏液，慢慢搭出一个小社区。随着时间推移，这个社区会长成一个复杂的3D结构，里面还有“水渠”让养分和废物流通。细菌在这儿不是随便挤一块，它们分工明确，有的负责造黏液，有的忙着繁殖，有的甚至牺牲自己来保护大家。

抗生素来了，生物膜可不怕。首先，那层黏液就像一道屏障，能减慢抗生素的渗透，有些甚至直接被黏液分解或困住。其次，生物膜里的细菌生长速度慢，而很多抗生素专挑快速分裂的细菌下手，慢节奏的它们自然就躲过一劫。可这还不是全部，生物膜里还有更厉害的防线——排出泵。

排出泵是个什么东西？简单说，它是细菌细胞里的“微型吸尘器”。这些泵是嵌在细胞膜上的蛋白质，能把抗生素、毒素这些有害东西吸进去，再一股脑儿扔出去，保持细胞内部干干净净。

这些泵需要能量才能工作。有些靠ATP——细胞的“能量货币”——驱动，就像插电的机器；有些利用一种叫“质子动力势”的东西，像是靠水流转动的轮子。排出泵有不同类型，有的只对付特定抗生素，有的像“多面手”，能同时扔出好几种药。这些“多才多艺”的泵尤其棘手，因为它们能让细菌一次抵挡多种抗生素。

排出泵不光是打仗用的，平时也挺忙。它们还能扔掉代谢废物、毒素，甚至帮细菌互相“聊天”时传递信号。在生物膜里，这些泵更活跃。因为细菌挤在一起，靠得近，它们能通过信号协调行动，排出泵的效率也更高。再加上生物膜里氧气少、养分分布不均，这些条件会刺激细菌开动更多泵。

所以，抗生素想攻进生物膜，先被黏液挡一挡，再被排出泵踢出去，难怪效果大打折扣。

生物膜和排出泵可不是各干各的，它们搭档起来威力翻倍。怎么回事呢？

首先，生物膜的结构很特别。靠近表面的细菌可能面对高浓度抗生素，但深处那些家伙受到的威胁就小得多。这种养分和药物的“梯度”让排出泵更有用——能干的细菌靠泵活下来，慢慢占据优势。

其次，生物膜里的细菌会“开会”。它们用一种叫“群体感应”（quorum sensing）的办法，通过信号分子聊天。一旦有抗生素入侵，一个细菌察觉到危险，就能通知大家：“快开泵！”于是，排出泵集体开工，把抗生素赶出去。

还有，生物膜的环境会改变细菌的生活方式。比如深处缺氧，细菌会切换到“无氧模式”，这种状态下排出泵更活跃。慢生长也让泵有更多时间发挥作用。甚至，泵还能扔出一些信号分子，影响整个生物膜的结构和功能，形成一个互相促进的循环。

这对组合让细菌在抗生素面前站稳脚跟，可它们还不满足——它们要进化得更强。

生物膜和排出泵不光让细菌暂时扛住抗生素，还帮它们进化出永久的抗药性。

细菌天生爱变异。每时每刻，它们的基因都在随机“试错”。大部分变异没啥用，甚至有害，但偶尔会有一个让细菌更能抗药。比如，有的变异让排出泵效率翻倍，有的改变抗生素的目标，让药失效。在普通环境里，这些“幸运儿”可能被其他细菌挤掉，或者直接被抗生素干掉。可在生物膜里，它们有保护伞。

黏液和排出泵降低了抗生素的浓度，给这些变异细菌喘息的机会。生物膜里细菌靠得近，还能通过“基因共享”（水平基因转移）把抗药本领传给邻居。更妙的是，有些研究发现，排出泵活跃时，细菌的变异速度会加快——可能是因为泵干扰了DNA修复，让错误累积得更快。

举个例子，科学家发现，在生物膜里对抗生素“头孢菌素”的细菌，常常先进化出更多的排出泵，获得低级抗药性。然后，这些家伙再慢慢积累其他变异，最终变成抗药高手。生物膜就像个安全的实验室，让细菌安心“试错”。

说个真事吧。科学家们在实验室里研究一种叫“铜绿假单胞菌”（Pseudomonas aeruginosa）的细菌，这家伙常在肺部或伤口里搞乱。它们造的生物膜特别顽强，普通抗生素拿它没办法。

研究人员试了新招：把抗生素和一种“排出泵抑制剂”混在一起用。结果呢？生物膜被打得七零八落，细菌也撑不住了。这招的原理是，抑制剂堵住了排出泵，抗生素就能留在细菌体内大干一场。虽然这还在动物实验阶段，但已经让人眼前一亮——或许未来能帮到像张先生这样的人。

面对这对“顽强组合”，科学家们没闲着。他们想了不少办法：

这些招数还在研究中，但每一步都让我们离胜利更近。

张先生的感染不是个例。生物膜感染在慢性伤口、植入物感染里太常见了。明白排出泵和生物膜的配合有多厉害，我们才能找到破解之道。

这不只是医生和科学家的事。你我也能帮忙——少乱用抗生素，支持研究，多了解这些知识，都能让抗药性少一点传播。

下次听到谁说感染老治不好，想想这些微型堡垒和清道夫吧。细菌很聪明，但我们人类也在变聪明。希望不久的将来，张先生能彻底摆脱困扰，迎来健康日子。

参考资料：Vareschi S, Jaut V, Vijay S, Allen RJ, Schreiber F. Antimicrobial efflux and biofilms: an interplay leading to emergent resistance evolution. Trends Microbiol. 2025 May 22:S0966-842X(25)00123-4. doi: 10.1016/j.tim.2025.04.012. Epub ahead of print. PMID: 40410028.

来源：康讯士一点号