¿qué es un biofilm?
un error común de la vida microbiana es que las bacterias existen como organismos individuales en un ‘estado planctónico’. Más bien, se ha demostrado que los microorganismos se acumulan naturalmente en una amplia variedad de superficies; donde forman comunidades sedentarias sésiles. Esas superficies incluyen tuberías domésticas e industriales, biomateriales como lentes de contacto, dispositivos médicos como implantes y catéteres urinarios, así como tejidos vegetales y animales., Estas acumulaciones de microorganismos de agregados mono o poli-microbianos se conocen comúnmente como biofilm y pueden consistir en diversas comunidades de bacterias y hongos. La proximidad de los microorganismos permite el intercambio de sustratos, la distribución de productos metabólicos y la eliminación de productos finales tóxicos para que las diferentes especies puedan apoyarse entre sí. Además, la estructura de las comunidades de biofilm puede proteger a las bacterias dentro de ellas del ataque de los antimicrobianos, las fuerzas cortantes y el sistema inmunológico., Un ejemplo de biofilm de dos especies bacterianas Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus epidermidis se muestra en la Figura 1.
¿Cómo se formó?,
la formación del Biofilm se puede dividir en cinco etapas: fijación reversible inicial (1), fijación irreversible (2-3), maduración (4) y dispersión (5) como se muestra en la Figura 2. El contacto inicial de las bacterias planctónicas en movimiento con la superficie es el punto de partida, que todavía es reversible en esta etapa. Las bacterias entonces comenzarán a formar una monocapa y producirán una matriz extracelular o «limo» para la protección. La matriz consiste en polisacáridos extracelulares, proteínas estructurales, restos celulares y ácidos nucleicos; denominados sustancias poliméricas extracelulares (EPS)., Los pasos iniciales de la formación de la matriz están dominados por el ADN extracelular (eDNA), mientras que los polisacáridos y las proteínas estructurales se hacen cargo más tarde. En estas etapas, tiene lugar la formación de microcolonías, que exhiben un crecimiento significativo y la comunicación célula-célula, como la detección de quórum. El biofilm crece de manera tridimensional y la fijación es ahora irreversible. En la última etapa, algunas células del biofilm maduro comienzan a separarse y dispersarse en el medio ambiente como células planctónicas de nuevo para potencialmente iniciar un nuevo ciclo de formación de biofilm.,
El papel de las biopelículas en la patogénesis
las biopelículas se pueden encontrar casi en cualquier lugar y pueden afectar la salud humana tanto positiva como negativamente., Un ejemplo de efecto positivo son las biopelículas de bacterias comensales como Staphylococcus epidermidis, que pueden impedir la colonización de bacterias potencialmente patógenas mediante la estimulación de las defensas inmunitarias de las células huésped y la prevención de la adhesión. Sin embargo, las biopelículas se asocian más a menudo con muchas formas patógenas de enfermedades humanas e infecciones de plantas. Un ejemplo común es la fibrosis quística, el trastorno genético que se transmite con más frecuencia en Europa Occidental. Los pacientes con fibrosis quística (FQ) sufren infecciones crónicas por P. aeruginosa. Al infectar el pulmón de la FQ, P., aeruginosa experimenta una transición característica de un patógeno virulento agudo a un patógeno adaptado a la FQ, lo que le permite persistir en el pulmón durante años o incluso décadas. Esto se debe a la sobreproducción de la matriz polisacárido alginato, lo que lleva a la formación de un biofilm mucoide que tolera los antibióticos, componentes de la respuesta inmune innata y adaptativa, y resiste la fagocitosis. La persistencia de estas biopelículas mucoides dentro del pulmón de la FQ conduce al desarrollo de una respuesta de anticuerpos distinta., Esto provoca una inflamación crónica mediada por granulocitos, y resulta en un daño grave al tejido pulmonar de los pacientes con FQ (ver Figura 3 A). Un segundo ejemplo para las biopelículas en la salud humana es la placa dental que potencialmente conduce a la caries dental. El consumo de carbohidratos fermentables como golosinas o bebidas azucaradas provoca un aumento en la producción y secreción de ácidos orgánicos por las bacterias que se encuentran en la placa dental. Si no se trata, el aumento de la acidificación del biofilm conduce a la desmineralización del esmalte y a la formación de caries dental (ver Figura 3 B).,
direcciones futuras
debido a la amplia distribución de biopelículas en enfermedades y su resistencia a numerosos tratamientos antimicrobianos, la investigación de biofilm está recibiendo más atención. Debido al aumento de la resistencia a los antimicrobianos, el enfoque de la investigación actual está cambiando de centrarse en el crecimiento/división bacteriana que causa muerte celular o latencia, hacia enfoques novedosos., Los ejemplos incluyen desencadenar la dispersión del biofilm o buscar formas de prevenir la formación inicial, por ejemplo, mediante la reingeniería de las superficies sobre las que son propensos a desarrollarse, como catéteres urinarios e implantes.