Hvad er en biofilm?
en almindelig misforståelse af mikrobiel levende er, at bakterier findes som individuelle organismer i en ‘planktonisk tilstand’. Det har snarere vist sig, at mikroorganismer naturligt ophobes på en lang række overflader; hvor de danner sessile, stillesiddende samfund. Disse overflader omfatter husholdnings-og industrirør, biomaterialer såsom kontaktlinser, medicinsk udstyr, herunder implantater og urinkatetre samt plante-og dyrevæv., Disse akkumuleringer af mikroorganismer af mono-eller poly-mikrobielle aggregater betegnes almindeligvis som en biofilm og kan bestå af forskellige samfund af bakterier og svampe. Mikroorganismernes nærhed muliggør substratudveksling, distribution af metaboliske produkter og fjernelse af giftige slutprodukter, så de forskellige arter kan støtte hinanden. Desuden kan strukturen af biofilmsamfund beskytte bakterierne i dem mod angreb fra antimikrobielle stoffer, forskydningskræfter og immunsystemet., Et eksempel biofilm af to bakteriearter Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus epidermidis er vist i Figur 1.
Hvordan er det dannet?,
Biofilmdannelse kan opdeles i fem faser: Initial reversibel vedhæftning (1), irreversibel vedhæftning (2-3), modning (4) og dispersion (5) som vist i figur 2. Den første kontakt mellem de bevægelige planktoniske bakterier og overfladen er udgangspunktet, som stadig er reversibel på dette trin. Bakterierne begynder derefter at danne et monolag og vil producere en ekstracellulær Matri.eller “slim” til beskyttelse. Matricen består af ekstracellulære polysaccharider, strukturelle proteiner, celleaffald og nukleinsyrer; benævnt ekstracellulære polymere stoffer (EPS)., De indledende trin i Matri formationdannelsen domineres af ekstracellulært DNA (eDNA), hvorimod polysaccharider og strukturelle proteiner overtager senere. I disse faser finder dannelsen af mikrokolonier sted, som udviser signifikant vækst og cellecellekommunikation, såsom kvorumsføling. Biofilmen vokser på en tredimensionel måde, og tilknytningen er nu irreversibel. I det sidste trin begynder nogle celler i den modne biofilm at løsne og sprede sig i miljøet som planktoniske celler igen for potentielt at starte en ny cyklus med biofilmdannelse.,
Den rolle af biofilm i patogenesen
Biofilm kan findes næsten overalt og kan påvirke menneskers sundhed både positivt og negativt., Et eksempel på en positiv effekt inkluderer biofilm af kommensale bakterier, såsom Staphylococcus epidermidis, som kan hæmme koloniseringen af potentielt patogene bakterier gennem stimulering af immunforsvar i værtsceller og forebyggelse af adhæsion. Imidlertid er biofilm oftere forbundet med mange patogene former for humane sygdomme og planteinfektioner. Et almindeligt eksempel er cystisk fibrose, den hyppigst overførte genetiske lidelse i Vesteuropa. Cystisk fibrose (CF) patienter lider af kroniske P. aeruginosa infektioner. Ved infektion af CF lungen, P., aeruginosa gennemgår en karakteristisk overgang fra et akut virulent patogen til et CF‑tilpasset patogen, så det kan fortsætte i lungen i år eller endda årtier. Dette skyldes overproduktionen af Matri polyspolysaccharidalginatet, hvilket fører til dannelsen af en mucoid biofilm, der tolererer antibiotika, komponenter af både det medfødte og adaptive immunrespons og modstår fagocytose. Persistensen af disse mucoid biofilm i CF-lungen fører til udvikling af et særskilt antistofrespons., Dette medfører kronisk inflammation medieret af granulocytter og resulterer i alvorlig skade på lungevævet hos CF-patienter (se figur 3 a). Et andet eksempel på biofilm i menneskers sundhed er tandplak, der potentielt fører til tandkaries. Forbruget af fermenterbare kulhydrater såsom sukkerholdige godbidder eller drikkevarer medfører en stigning i produktionen og udskillelsen af organiske syrer af bakterierne, der findes i tandplak. Ubehandlet fører den øgede forsuring af biofilmen til demineralisering af emaljen og dannelse af tandkaries (se figur 3 B).,
den Fremtidige retning
på Grund af den udbredte distribution af biofilm i sygdomme og deres modstandsdygtighed over for mange antimikrobiel behandling, biofilm forskning får mere opmærksomhed. På grund af stigende antimikrobiel resistens skifter fokus for den aktuelle forskning fra at målrette bakterievækst/opdeling, der forårsager celledød eller sovende, mod nye tilgange., Eksempler inkluderer at udløse spredning af biofilmen eller undersøge måder at forhindre den indledende dannelse på, for eksempel ved at ombygge de overflader, de er tilbøjelige til at udvikle på, såsom urinkatetre og implantater.