Biofilm

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. februar 2017; checks kræver 30 redigeringer .

Biofilm  - et sæt (konglomerat) af mikroorganismer placeret på enhver overflade, hvis celler er knyttet til hinanden. Normalt er celler nedsænket i det ekstracellulære polymere stof, de udskiller ( ekstracellulær matrix ) - slim . Udviklingen af ​​en biofilm, og nogle gange selve biofilmen, omtales også som biofouling . Begrebet "biofilm" er defineret på forskellige måder, men generelt kan man sige, at en biofilm er et fællesskab ( koloni ) af mikroorganismer, der har en rumlig og metabolisk struktur, placeret på grænsefladen mellem medier.og indlejret i en ekstracellulær polymer matrix. [1] Normalt dannes biofilm i kontakt med væsker i nærværelse af stoffer, der er nødvendige for vækst. Overfladen, som biofilmen er knyttet til, kan enten være livløs (sten) eller overfladen af ​​en levende organisme (tarmvægge, tænder). Det menes, at 95-99% af alle mikroorganismer i det naturlige miljø eksisterer i form af en biofilm. [en]

Mikroorganismer danner en biofilm under påvirkning af en række faktorer, herunder cellulær genkendelse af bindingssteder til overfladen og tilstedeværelsen af ​​næringsstoffer eller aggressive stoffer, ilt osv. I biofilmdannelsestilstanden ændrer cellen sin adfærd, hvilket bestemmes ved regulering af genekspression . [2]

Ifølge CDC (Centers for Diesease Control and Prevention), Atlanta, er op til 80% af bakterielle infektioner, der rammer mennesker i vestlige lande, forårsaget af polymikrobielle biofilm. Derfor bør tilbagevendende urogynækologiske infektioner ikke længere betragtes som infektioner vedligeholdt af en enkelt patogen stamme, men som et polymikrobielt syndrom karakteriseret ved en signifikant stigning i aerob, anaerob og svampebakteriebelastning med en mulig dominerende patogen stamme. [3]

I 2000'erne-2010'erne blev det klart, at biofilm er ekstremt udbredt i naturen, og deres undersøgelse kan være nyttig i mange applikationer.

Urogynækologi

For eksempel danner Escherichia coli , der ofte er til stede ved urogynækologiske infektioner, en biofilm i blæren eller skeden. En sådan biofilm kan indeholde intracellulære sovende reservemikroorganismer: de udgør omkring 1% af bakterielle elementer, er fuldstændig resistente over for antibiotika og kroppens immunrespons, hvilket er et kritisk træk, der er ansvarlig for fejlen i antibiotikabehandling ved tilbagevendende infektioner. Når antibiotisk eller svampedræbende behandling er afsluttet, reaktiveres persistente celler hurtigt ved at genoprette den eksisterende bakterie- eller svampebelastning, der forårsager tilbagefald af infektionen. [fire]

Antibiotisk behandling kan have en effekt på bakterier i planktonfasen, som frigives af biofilmen og forårsager infektiøse eksacerbationer, men som ikke er i stand til at eliminere det stabile bakteriesamfund, der er indeholdt i den. Biofilmen indeholdende Escherichia coli , der findes både i blæren og i det vaginale miljø, indeholder persistente celler, der er fuldstændig resistente over for antibiotika og immunsystemet, hvilket fører til kroniske og tilbagevendende infektioner. Progression og kronicitet er hurtigere, og episoder med blærebetændelse forekommer oftere, hvis den vaginale biofilm ikke behandles; [5]

Gynækologi

Bakteriel vaginose er oftest forårsaget af actinobacteria Gardnerella vaginalis , og tilstedeværelsen af ​​individuelle G. vaginalis -celler i kulturen indikerer ikke nødvendigvis tilstedeværelsen af ​​vaginose, og påvisningen af ​​en film af denne mikroorganisme i en udstrygning beviser pålideligt sygdommen. [6]

Andre sygdomme understøttet af biofilm: aerob vaginitis, candidal vaginitis, trichomonas vaginitis.

Biofilm kan dannes på inerte overflader såsom endouterine anordninger, svangerskabsforebyggende ringe, svangerskabsforebyggende implantater, pessarer. [7] [8] [9] [10]

Urologi

Hvis patogener skaber en biofilm i blæren, kan det forårsage kronisk blærebetændelse med akutte episoder, hver gang biofilmen går i stykker. [4] [11] Antibiotisk behandling i dette tilfælde er ineffektiv. [12]

Patogene biofilm, der er typiske for blæren, er karakteriseret ved uropatogene Escherichia coli -stammer (Uropathogenic Escherichia coli , UPEC), der er ansvarlige for 75-85 % af tilbagevendende blærebetændelse og intracellulær biofilm. [13]

Inde i urotelceller organiserer bakterier biofilm indlejret i en rig polysaccharidmatrix omgivet af en beskyttende kappe af uroplakin, meget tæt på overfladen; biofilm skaber aflange buler. [fjorten]

Tandpleje

Biofilm (hovedsageligt actinomycetes , Tannerella forsythia , Fusobacterium nucleatum, spiroketter , Synergistetes) er ansvarlige for dannelsen af ​​plak og udviklingen af ​​tandkødsbetændelse , caries , parodontal sygdom . [femten]

Eliminering af biofilm

Resultaterne af de seneste eksperimenter har udover antioxidantvirkningen bekræftet effektiviteten af ​​N-acetylcystein ( NAC ) i ødelæggelsen af ​​biofilm og reduktionen af ​​antallet af levende former for bakterier, der er til stede i dem.

N-acetylcystein (NAC) forhindrer dannelsen af ​​en biofilm af patogener. N-acetylcystein (NAC) har en ødelæggende effekt på patogene biofilm ved at virke direkte på polysaccharidmatrixen. [16]

Forebyggelse og eliminering af patogene biofilm.

Antibiotikafri aktive ingredienser, der er effektive til forebyggelse og kontrol af biofilm: D-mannose , n - acetylcystein (NAC), probiotika , lactoferrin , morinda citrus . [5]

Det er blevet påvist, at n -acetylcystein er i stand til at ødelægge biofilmen, hvilket gør bakterier tilgængelige for d-mannose eller antibiotika . [17]

Fødevareindustrien

Langt fra det eneste eksempel på brug af biofilm til madlavning er kombucha .

Miljøbeskyttelse

Stadier af biofilm udvikling

Der er fem stadier af biofilmudvikling:

  1. For det første sker den primære vedhæftning af mikroorganismer til overfladen ( adhæsion , sorption ) fra miljøet (normalt flydende). Dette trin er reversibelt.
  2. Endelig (irreversibel) vedhæftning , ellers kaldet fiksering . På dette stadium udskiller mikrober ekstracellulære polymerer, der giver stærk vedhæftning.
  3. Modning (i engelsk litteratur - maturation-I). Celler knyttet til overfladen letter vedhæftningen af ​​efterfølgende celler, den ekstracellulære matrix holder hele kolonien sammen. Næringsstoffer ophobes, celler begynder at dele sig.
  4. Vækst (i engelsk litteratur - modning-II). En moden biofilm er blevet dannet, og nu ændrer den størrelse og form. Den ekstracellulære matrix tjener til at beskytte celler mod eksterne trusler.
  5. Dispersion (frigivelse af bakterier): Som følge af deling løsner individuelle celler sig med jævne mellemrum fra biofilmen, som efter et stykke tid kan fæstne sig til overfladen og danne en ny koloni.

Ekstracellulært polymert stof

Ekstracellulært polymert stof, også kaldet ekstracellulær polymer eller ekstracellulær polymermatrix (se Ekstracellulær matrix ) er et slim, der udskilles af biofilmmikroorganismer og består af polymere molekyler : ekstracellulære polysaccharider ( exopolysaccharider ), DNA , proteiner , herunder glykoproteiner .

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 Yu. A. Nikolaev, V. K. Plakunov, Biofilm - en "mikroberby" eller en analog af en flercellet organisme? , Microbiology , 76 (2), 2007, s. 149-163 (Yu. A. Nikolaev, VK Plakunov, Biofilm - "mikrobernes by" eller en analog af flercellede organismer? Arkiveret 13. juni 2010 på Wayback Machine , Microbiology , 76 (2), 2007, s. 125-138)
  2. ↑ D. An, MR Parsek, Løftet og faren ved transkriptionel profilering i biofilmsamfund , Curr. Opin. mikrobiol. , 10 (3), 2007, s. 292-296
  3. ↑ Verstraelen H, Swidinski A. Biofilmen i bakteriel vaginose: implikationer for epidemiologi, diagnose og behandling. (engelsk)  // Current Opinion in Infectious Diseases: a medical journal. - 2013. - Nr. 26 . - S. 86-89 .
  4. ↑ 1 2 Lewis K. Persisterceller. // Årlig gennemgang af mikrobiologi. - 2010. - Nr. 64 . - S. 357-372 .
  5. ↑ 1 2 Graziottin A, Zanello PP, D'Errico G. Cistiti e vaginiti recidivanti: ruolo dei biofilm e delle persister cells. Dalla Fisipatologia a nuove strategi terapeutiche. (italiensk) // Minerva Ginecologica. - 2014. - Oktober ( bind 66 , nr. 5 ). - S. 497-512 .
  6. ↑ O. A. Gromova, I. Yu. Torshin, E. A. Garasko, Molekylære mekanismer til ødelæggelse af bakteriefilm med topisk påføring af ascorbinsyre  (utilgængeligt link) , Gynecology , 12 (6), 2010, S. 12
  7. ↑ Donges GG, Vereecken A, Bosmans E, Dekeers-maeker A, Salembier G, Spitz B. Definition af en type unormal vaginal flora, der er forskellig fra bakteriel vaginose: aerobe vaginitter. (engelsk)  // BJOG. - 2002.
  8. ↑ Fagalas ME, Velakoulis S, Iavazzo C, Athanasiou S. Mesh-relaterede infektioner efter reparation af bækkenorganprolaps. (engelsk)  // European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology. - 2007. - Nr. 134 . - S. 147-156 .
  9. ↑ Tenke P Köves B, Nagy K, Hultgren SJ, Mendling W, WulltB et al. Opdatering om biofilminfektioner i urinvejene  //  World Journal of Urology. - 2012. - Nr. 30 . - S. 51-57 .
  10. ↑ Atassi F, Servin AL. Individuelle og samarbejdsroller af mælkesyre og hydrogenperoxid i dræbende aktivitet af enterisk stamme Lactobacillus Jonsonii NCC933 og vaginal stamme Lactobacillus gasseri KS120.1 mod enteriske, uropatogene og vaginose-associerede patogener // FEMS Microbiology Letters. – 2010.
  11. ↑ Justice SS, Hung C, Theriot JA, Fletcher DA, Anderson GG, Footer MJ et al. Differentiering og udviklingsveje af uropatogene Escherichia coli i urinvejspatogenese // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2004. - Nr. 101 . - S. 1333-1338 .
  12. ↑ Naves P, Del Prado G, Huelves L, Rodriguez-Cerrato V, Ruiz V, Ponte MC, et al. Virkninger af humant sierum albumium, ibuprofen og N-acetil-L-cystein mod biofilmdannelse af patogene Escherichia coli - stammer // Journal of Hospital Infection. - 2010. - Nr. 76 . - S. 165-170 .
  13. ↑ Berry RE, Klumpp DJ, Schaeffer AJ. Uroteliale kulturer understøtter dannelse af intracellulær bakteriel samfund ved uropatogene E.coli  // Infektion og immunitet. - 2009. - Nr. 77 . - S. 2762-2772 .
  14. ↑ Anderson GG, Palermo JJ. Intracellulær bakteriel biofilm-lignende bælg i urinvejsinfektioner  (engelsk)  // Science : scientific journal. - 2003. - Nr. 301 . - S. 105 -107 .
  15. ↑ V. Zijnge, MBM van Leeuwen, JE Degener, F. Abbas, T. Thurnheer, R. Gmür, HJM Harmsen, Oral Biofilm Architecture on Natural Teeth Archived March 1, 2010 at the Wayback Machine , PLoS ONE , 5 (2) , 2010, e9321
  16. ↑ Marchiori D, Zanello PP Effektiviteten af ​​N-acetylcystein, D-mannose og Morinda citrifolia til behandling af recidiverende blærebetændelse ved overlevelse af brystkræft  //  In Vivo. - 2017. - sep-okt ( nr. 31 ). - S. 931-936 . Arkiveret fra originalen den 23. juli 2018.
  17. ↑ Marchese A, Bozzolasco M, Gualco L, Debbia EA, Schito GC, Schito AM. Effekt af fosfomycin alene og i kombination med n-acetylcystein på E. coli biofilm. (engelsk)  // International Journal of Antimicrobial Agents: et medicinsk tidsskrift. - 2003. - T. 22 . - S. 95-100 .

Litteratur

  • GCL Wong, GA O'Toole, All together now: Integrating biofilm research på tværs af discipliner , MRS Bulletin , 36 , 2011, s. 339-342
  • JC Pommerville, Alcamo's Fundamentals of Microbiology , red. 9, Jones & Bartlett Learning, 2010. ISBN 0-7637-6258-X
  • M. Magot, Petroleum microbiology , ASM Press, 2005. ISBN 1-55581-327-5

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger
 Strukturen af ​​en bakteriecelle
Cellevæg
ydre skal
Formen