Биопленка бактерий Выполнила:Райимбаева Сарвиноз 208 ДИ

Биопленка сообщество микробов, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ, имеют измененный фенотип, проявляющийся другими параметрами роста и экспрессии специфичных генов. Это определение позволяет отличить микробные сообщества биопленок от похожих на них лишь внешне структур, например, колонии бактерий, растущих на поверхности агара, которые не проявляют ни одной из характеристик, свойственных истинной биопленке. Важно отметить, что бактерии, включенные в матрикс фрагментов, которые отрываются от биопленок на колонизированном медицинском устройстве и циркулируют в жидкостях тела, устойчиво проявляют все фенотипические характеристики исходной биопленки.

Неспецифическая адгезия 1)Химическая связи между поверхностями микро-макроорганизма (ионные, гидрофобные) 2)Мукополисахаридные субстанции (гликокаликс,капсула)

Специфическая адгезия Стереохимические взаимодействия между адгезинами ( спец.белковыми или гликопротеиновыми молекулами) микробной поверхности и рецепторами пелликулы или эпителиальных клеток

Свойства биопленки взаимодействующая общность разных типов микроорганизмов; микроорганизмы собраны в микро колонии; микро колонии окружены защитным матриксом; внутри микро колоний различная среда; микроорганизмы имеют примитивную систему связи; микроорганизмы в биопленке устойчивы к антибиотикам, антимикробным средствам и реакции организма хозяина

Выделяют пять развития биопленки 1. Сначала происходит первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности (адгезия, сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости) эта стадия обратима.

2. Окончательное (необратимое) прикрепление, иначе называемое фиксацией. На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию. 3. Созревание Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные вещества, клетки начинают делиться. 4. Рост Образована зрелая биопленка, и теперь она изменяет свой размер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой клеток от внешних угроз. 5. Дисперсия в результате деления периодически от биопленки отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время прикрепиться к поверхности и образовать новую колонию.

Процесс формирования биопленки можно разделить на три этапа 1. Обратимое прикрепление к поверхности. Чаще всего микроорганизмы существуют в виде свободно плавающих масс или единичных (например, планктонных) колоний. Однако в нормальных условиях большинство микроорганизмов стремится прикрепиться к поверхности и, в конечном счете, образовать биопленку. 2. Перманентное прилипание к поверхности. По мере размножения бактерий они более прочно прилипают к поверхности, дифференцируются, обмениваются генами, что обеспечивает их выживаемость.

3. Формирование слизистого защитного матрикса/биопленки. Однажды устойчиво присоединившись, бактерии начинают образовывать экзополисахаридный окружающий матрикс, известный как внеклеточное полимерное вещество (extracellular polymeric substance). Это предохранительный матрикс или «слизь» (EPS-matrix). Мелкие колонии бактерий затем образуют первоначальную биопленку

К настоящему времени достоверно доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как инфекции, связанные с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и другими грамположительными микроорганизмами; инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками; пародонтит, обусловленный рядом микроорганизмов полости рта; инфекции мочевых путей, определяемые Е.coli и др. патогенами; инфекции среднего уха причина например, Haemophilus influenzae, муковисцидоз, вызываемый P. Aeruginosa и др.

Все эти заболевания трудны для лечения, имеют высокую частоту рецидивов и некоторые из них могут явиться причиной летальных исходов. Далеко не до конца ясны механизмы, по которым микроорганизмы, образующие биопленки, вызывают патологические процессы в макроорганизме.

Кроме тканей организма хозяина, микробные биопленки колонизируют различные медицинские устройства небиологической природы, внедряемые в организм человека (катетеры, водители ритма, сердечные клапаны, ортопедические устройства). Исследования имплантированных медицинских устройств с применением электронной микроскопии показали присутствие бактериальных биопленок.

Важно учитывать при подозрении на формирование биопленки у пациента: 1. отслоение биопленок в кровотоке или мочевыводящем тракте может приводить к формированию эмболов; 2. бактерии в биопленках могут обмениваться плазмидами резистентности (передача резистентности от вида к виду); 3. биопленки могут снижать чувствительность бактерий к антимикробным агентам 4. биопленки с гр. отриц. бактериями могут продуцировать эндотоксин, что может приводить к инфекционно-токсическому шоку; 5. бактерии в биопленке не поддаются воздействию иммунной системы хозяина.

Сообщество микроорганизмов организует единую генетическую систему в виде плазмид кольцевых ДНК, несущих поведенческий код для членов биопленки, определяющих их пищевые (трофические), энергетические и другие связи между собой и внешним миром. Последнее получило специальное определение как социальное поведение микроорганизмов Qvorum sensis

Феномен коллективного поведения бактерий впервые был описан около 20 лет назад, однако функции и роль системы Qvorum sensis, которая обеспечивает социальное поведение бактерий, до сих пор остаются малоизученными и являются предметом крайне перспективного для медицинской практики научного поиска. В организме человека преимущество такой организации заключается в обеспечении гомеостаза органов, функциональность которых зависит от населяющих их микробов.

Считается доказанным, что биопленка повышает вирулентность и патогенность всех возбудителей. Подсчитано, что частота инфекций, обусловленных биопленкой, особенно в развитых странах мира, составляет 65%-80%. Многие патогены, такие как E. coli, Salmonella, Yersinia enterocolitica, Listeria, Campylobacter, существуют в форме биопленки на поверхности пищевых продуктов или на поверхности оборудования для их хранения. Кроме того, патогенные бактерии, такие как Staphylococcus aureus, Enterococcus, Streptococcus, E. coli, Klebsiella, Pseudomonas, как правило, растут на катетерах, искусственных суставах, механических клапанах сердца и т.д. Активность биопленки была зарегистрирована при таких инфекциях, как кариес зубов, кистозный фиброз, инфекции мочевых путей, эндокардит, отит, глазные и раневые инфекции. Продемонстрирована способность H. pyloriформировать биопленку на слизистой оболочке желудка и, таким образом, оптимальная антихеликобактерная терапия это эрадикация биопленки H. Pylori. Возрастающая антибиотикорезис-латентность и развитие бактериальных биопленок являются основными проблемами в лечении инфекций мочевых путей.

Основными же механизмами повышения устойчивости бактерий к антибиотикам в биопленках являются: 1. ограничение проникновения антибиотиков через биопленки; 2. ограничение питания и измененная микросреда в биопленке приводят к уменьшению скорости деления бактерий, вследствие чего остается меньше мишеней для действия антибиотиков; 3. адаптивные реакции 4. генная изменчивость у персистирующих в биопленке бактерий

Доступные методы лечения микробной биопленки В большинстве случаев удаление колонизированного имплантата или хирургическая эксцизия инфицированной ткани может быть единственным способом уничтожения инфекции ассоциированной с биопленкой. Неинвазивные методы лечения- антибиотики стероиды и 5-фторурацил –эффективны только до формирования микробной биопленки. Антибиотики к дренаж могут быть эффективными в подавлении активной инфекции однако полная регрессия без удаления имплантата и биопленки наблюдается кране редко. Cassuto et al. Применяли диодные лазеры на триборате лития длинной волны 532 нм и 808 нм для лечения гранулематозных и кистозных поражений и сообщают о полной или частичной эффективности данного метода. Механизм действия – плавление ткани филлера и воспалительных клеток с их последующим удалением через отверстия. Помимо этого авторы предполагают что тепло лазерного излучения (65-70) скорее всего убивает бактерии в биопленке и расплавляет микрочастицы.