co je biofilm?
mylná představa, mikrobiální život je, že bakterie existují jako jednotlivé organismy ve vodách státu. Spíše se ukázalo, že mikroorganismy se přirozeně hromadí na široké škále povrchů; kde tvoří přisedlé, sedavé komunity. Tyto povrchy zahrnují domácí a průmyslové trubky, biomateriály, jako jsou kontaktní čočky, zdravotnické prostředky včetně implantátů a močových katétrů, stejně jako rostlinné a živočišné tkáně., Tyto akumulace mikroorganismů mono-nebo Poly-mikrobiálních agregátů se běžně označují jako biofilm a mohou se skládat z různých komunit bakterií a hub. Těsná blízkost mikroorganismů umožňuje výměnu substrátů, distribuci metabolických produktů a odstranění toxických konečných produktů tak, aby se různé druhy mohly navzájem podporovat. Navíc, struktura biofilmu společenství může chránit bakterie v nich před útokem antimikrobiálních látek, smykové síly a imunitní systém., Příklad biofilmu dvou bakteriálních druhů Pseudomonas aeruginosa a Staphylococcus epidermidis je znázorněn na obrázku 1.
jak se tvoří?,
tvorbu Biofilmu lze rozdělit do pěti fází: Počáteční reverzibilní upevnění (1), nevratné přílohu (2-3), zrání (4) a rozptyl (5), jak je znázorněno na Obrázku 2. Počáteční kontakt pohyblivých planktonických bakterií s povrchem je výchozím bodem, který je v této fázi stále reverzibilní. Bakterie pak začnou tvořit jednovrstvou a vytvoří extracelulární matrici nebo „sliz“ pro ochranu. Matrice se skládá z extracelulárních polysacharidů, strukturních proteinů, buněčných zbytků a nukleových kyselin; označovaných jako extracelulární polymerní látky (EPS)., Počáteční kroky tvorby matrice jsou ovládány extracelulární DNA (eDNA), zatímco polysacharidy a strukturální proteiny převezmou později. V těchto fázích dochází k tvorbě mikrokolonií, které vykazují významný růst a buněčnou komunikaci, jako je snímání kvora. Biofilm roste trojrozměrným způsobem a připojení je nyní nevratné. V poslední fázi, některé buňky zralého biofilmu začnou oddělit a rozptýlit do prostředí jako planktonních buněk opět potenciálně začít nový cyklus tvorbu biofilmu.,
role biofilmů v patogenezi
Biofilmy lze nalézt téměř kdekoliv a mohou mít dopad na lidské zdraví jak pozitivně, tak negativně., Jeden příklad pozitivní vliv zahrnuje biofilmů komenzálních bakterií, jako jsou Staphylococcus epidermidis, která může bránit kolonizaci potenciálně patogenních bakterií prostřednictvím stimulace hostitelské buňky imunitní obrany a prevenci adheze. Biofilmy jsou však častěji spojovány s mnoha patogenními formami lidských onemocnění a infekcí rostlin. Jedním z běžných příkladů je cystická fibróza, nejčastěji předávaná genetická porucha v západní Evropě. Pacienti s cystickou fibrózou (CF) trpí chronickými infekcemi P.aeruginosa. Při infekci plic CF, P., aeruginosa prochází charakteristickým přechodem z akutního virulentního patogenu na patogen přizpůsobený CF, což mu umožňuje přetrvávat v plicích po celá léta nebo dokonce desetiletí. To je způsobeno nadprodukcí matrix polysacharid alginát, což vede k tvorbě mukoidní biofilm, který snáší antibiotika, složky vrozené a adaptivní imunitní odpověď, a odolává fagocytózy. Perzistence těchto mukoidních biofilmů v cf plicích vede k rozvoji zřetelné protilátkové odpovědi., To vyvolává chronický zánět zprostředkovaný granulocyty a vede k vážnému poškození plicní tkáně pacientů s CF (viz obrázek 3 a). Druhým příkladem biofilmů v lidském zdraví je zubní plak, který může vést k zubnímu kazu. Spotřeba zkvasitelných sacharidů, jako jsou sladké pamlsky nebo nápoje způsobuje zvýšení produkce a sekrece organických kyselin bakteriemi v zubním plaku. Pokud se neléčí, zvýšené okyselení biofilmu vede k demineralizaci skloviny a vzniku zubního kazu (viz Obrázek 3 B).,
Budoucí směry
Vzhledem k široké distribuce biofilmů v nemoci a jejich odolnost vůči mnoha antimikrobiální léčby, biofilm výzkum se dostává více pozornosti. Vzhledem k rostoucí antimikrobiální rezistenci se zaměření současného výzkumu přesouvá od zaměření na růst/dělení bakterií, které způsobuje buněčnou smrt nebo dormanci, k novým přístupům., Příklady zahrnují což vyvolalo rozptýlení biofilmu nebo hledá způsoby, jak zabránit počáteční tvorbě, například tím, že re-inženýrství povrchů, které jsou náchylné k rozvoji na, jako jsou infekce močových katétrů a implantátů.