BIOFILM BAKTERYJNY- DEFINICJA , TYP BUDOWY

BIOFILM- to społeczność osiadłych komórek nieodwracalnie związanych (nie
uwuwalnych łagodnym przemywaniem ) z jakąś powierzchnią , otoczoną macierzą
zewnątrz komórkową utworzoną przez wielocząsteczkowe substancje (najczęściej
złożoną z wielocukrów ale mogą też być białka , kwasy nukleinowe , lipidy)które te
komórki wytwarzają.
Komórki tworzące biofilm wykazują zmieniony fenotyp pod względem szybkości
wzrostu oraz transkrypcji genomów chromosomalnych w porównywaniu z komórkami
planktonowymi (swobodnie żyjącymi)

Złożona struktura biofilmu i odmienne cechy fizjologiczne drobnoustrojów go tworzących,
tłumaczą po części ich wysoką oporność na działanie różnych czynników bakteriobójczych, w
tym oporność na antybiotyki.
Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja
są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

Miejsca tworzenia biofilmu:

–

powieszchnie stałe bedące w kontakcie z wilgotnym powietrzm.
Biofilmy powstaja na :

–

granica faz – woda – powietrze (na powieszchni czystych wód utworzony przez
glony i bakterie ), w kałużach

–

faza stała i faza ciekła( kadłuby statków, rury wodociągowe,

–

powierzchnia tkanek żywego organizmu (błona śluzowa i kosmki jelita cienkiego
u myszy)

–

powierzchni tkanek roślinnych

–

streptococcus aureus – powierzchnia cewnika

Typy budowy biofilmu:

typ struktury homogennej-płaskie praktycznie dwuwymiarowe, homogenne struktury,
zbadanie po raz pierwszy na płytce nazębnej .W biofilmach tych występują
przestrzenie pozbawione bakterii , wypełnione płynem , połączone siecią kanałów.
Typ heterogennej mozaiki- mikrokolonie bakteryjne tworzą struktury
wielowarstwowe , które otoczone są zewnątrz komórkowa macierzą w skład której
wchodzić mogą oprócz wielocukrów białka peptydy, cząsteczki sygnalizujące oraz
związki nie organiczne. W uwodnionym biofilmie 15% stanowią komórki a około 85%
objętości stanowi materiał macierzy, w którym mikro-kolonie wyglądają jak kolumny
otoczone cieką fazą w której w odpowiednich warunkach mogą występować inne
mikroorganizmy np. pierwotniaki.
Mikrokolonie są oddzielone kanałami wodnymi. W dojrzałym biofilmie woda stanowi
ok60% całkowitej objętości biofilmu..kanałami wodnymi rozprowadzane są
substancje odżywcze, tlen,i odprowadzane są wtórne produkty metabolizmu, przez co
biofilm bakteryjny zaczyna być postrzegany jako prymitywny organizm

wielokomórkowy przez który przepływa woda.
Wytwarzają go również organizmy patogenne ( P. aeruginosa tworzy w płucach ludzi
chorych na mukowiscydozy oporne na antybiotyki struktury mikrokolonii.
Uropatogenne szczepy e. Coli występują w postaci podobnych do strąków trwałych
mikrokolonii w komórkach nabłonkowych wyścielających pęcherz moczowy.

Etapy tworzenia biofilmu:

1) Transport komórek bakteryjnych do powierzchni zachodzi przy udziale

proces,ów fizykochemicznych tj dyfuzji i konwekcji aktywnego
przemieszczania się komórek bakteryjnych za pomocą rzęsek.

2) Etap adhezji wstępnej(faza odwróconej adhezji)

który jest procesem

odwracalnym. Bakteria może się oderwać od powierzchni stałej za pomocą
ruchu własnej rzęski bądź też zostać z niej obmyta na skutek przepływu w
fazie wodnej. W fazie początkowej przyłączanie komórek do powierzchni
stałej zachodzi za pomocą oddziaływań fizycznych typu , Van der Walsa,ruchy
Browna, grawitacyjne, wpływ elektromagnetycznego ładunku powierzchni. Ta
niespecyficzna faza kontaktu zachodzi w odległości 150nm od powierzchni

3) Etap adhezji właściwej-nie odwracalna-

interakcje pomiędzy specjalnymi

strukturami powierzchniowymi komórki bakteryjnej a powierzchnią substratu
prowadzą do nieodwracalnego przyłączenia bakterii.
W tej fazie w odległości poniżej 3nm od powierzchni znaczenia ma dla
utworzenia biofilmu powstanie wiązań hydrofobowych, wodorowych , jonowych,
nieswoistych lub swoistych w których dochodzi do interakcji określonej
adhezyny i ligandu w cząsteczkach eksponowanych na powierzchni komórki
eukariotycznej lub docelowego ligandu w cząsteczkach substancji
pozakomórkowej gospodarza.

Proces powstawania biofilmu rozpoczyna się gdy komórka planktonowa osiedla się na
powierzchni i przyłącza się do niej w sposób nieokreślony. Znacznie w pierwszym
etapie adhezji ma zbliżanie się komórki bakteryjnej do powierzchni stałej za pomocą
rzęski .Rzęski działają jako siła motoryczna która przezwycięża siły odpychania
pomiędzy ujemnie naładowana powierzchnią komórki a powierzchnią docelową.
etapie tworzenie biofilmu duże znaczenie na ruch komórek maja fimbrie (typ 4)

Dojrzewanie i wzrost biofilmu są kontrolowane przez dostępność substancji
odżywczych. Zasadniczy wpływ na rozwój ma ciąg wydarzeń na poziomie molekularnym
i dojrzewanie struktury biofilmu.(zjawisko gorum sensing).

Wśród bakterii tworzących biofilm wymienia się:

•

Staphylococcus epidermidis

•

Pseudomonas aeruginosa

•

Escherichia coli

•

Enterococcus faecalis