Biofilm

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2017. február 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 30 szerkesztést igényelnek .

Biofilm - bármely felületen elhelyezkedő mikroorganizmusok  halmaza (konglomerátuma), amelyek sejtjei egymáshoz kapcsolódnak. Általában a sejtek belemerülnek az általuk kiválasztott extracelluláris polimer anyagba ( extracelluláris mátrix ) - nyálkahártyába . A biofilm kialakulását, és néha magát a biofilmet is biofoulingnak nevezik . A "biofilm" kifejezést többféleképpen definiálják, de általánosságban elmondható, hogy a biofilm mikroorganizmusok közössége ( kolónia ), amely térbeli és metabolikus szerkezettel rendelkezik, és a közegek határfelületén helyezkedik el.és extracelluláris polimer mátrixba ágyazva. [1] A biofilmek általában folyadékokkal érintkezve, a növekedéshez szükséges anyagok jelenlétében jönnek létre. A felület, amelyhez a biofilm kapcsolódik, lehet élettelen (kövek), vagy élő szervezet felülete (bélfalak, fogak). Úgy tartják, hogy a természetes környezetben élő mikroorganizmusok 95-99%-a biofilm formájában létezik. [egy]

A mikroorganizmusok számos tényező hatására biofilmet képeznek, beleértve a felülethez való kötődési helyek sejtfelismerését , tápanyagok vagy agresszív anyagok, oxigén stb. jelenlétét. A biofilm képződési módban a sejt megváltoztatja viselkedését, ami meghatározott a génexpresszió szabályozásával . [2]

Az atlantai CDC (Centers for Disease Control and Prevention) szerint a nyugati országokban az embereket érintő bakteriális fertőzések 80%-át polimikrobiális biofilmek okozzák. Ezért a visszatérő urogynekológiai fertőzéseket már nem egyetlen kórokozó törzs által fenntartott fertőzésnek kell tekinteni, hanem polimikrobiális szindrómának, amelyet az aerob, anaerob és gombás baktériumterhelés jelentős növekedése jellemez, egy esetleges domináns patogén törzzsel. [3]

A 2000-2010-es években világossá vált, hogy a biofilmek rendkívül elterjedtek a természetben, és vizsgálatuk számos alkalmazásban hasznos lehet.

Uroginekológia

Például az urogynekológiai fertőzésekben gyakran előforduló Escherichia coli biofilmet képez a hólyagban vagy a hüvelyben. Egy ilyen biofilm tartalmazhat intracelluláris alvó tartalék mikroorganizmusokat: ezek a baktériumelemek mintegy 1%-át teszik ki, teljesen ellenállnak az antibiotikumoknak és a szervezet immunválaszának, ami kritikus jellemzője az antibiotikum-terápia kudarcának visszatérő fertőzések esetén. Az antibiotikum- vagy gombaellenes kezelés befejezése után a perzisztens sejtek gyorsan újraaktiválódnak azáltal, hogy helyreállítják a már meglévő bakteriális vagy gombás terhelést, ami a fertőzés kiújulását okozza. [négy]

Az antibiotikumos kezelés hatással lehet a plankton fázisban lévő baktériumokra, amelyek a biofilm által felszabadulva fertőző exacerbációt okoznak, de nem képesek megszüntetni a benne lévő stabil baktériumközösséget. Az Escherichia colit tartalmazó biofilm , amely a hólyagban és a hüvelyi környezetben is jelen van, olyan perzisztens sejteket tartalmaz, amelyek teljesen rezisztensek az antibiotikumokkal és az immunrendszerrel szemben, ami krónikus és visszatérő fertőzésekhez vezet. A progresszió és a krónikussá válás gyorsabb, és a cystitis epizódjai gyakrabban fordulnak elő, ha a hüvelyi biofilmet nem kezelik; [5]

Nőgyógyászat

A bakteriális vaginózist leggyakrabban a Gardnerella vaginalis aktinobaktériumok okozzák , és az egyes G. vaginalis sejtek jelenléte a tenyészetben nem feltétlenül utal vaginosis jelenlétére, és ennek a mikroorganizmusnak a filmjének kimutatása a kenetben megbízhatóan bizonyítja a betegséget. [6]

Egyéb biofilm által támogatott betegségek: aerob vaginitis, candida vaginitis, trichomonas vaginitis.

Biofilm képződhet inert felületeken, például méhen belüli eszközökön, fogamzásgátló gyűrűkön, fogamzásgátló implantátumokon, pesszáriumokon. [7] [8] [9] [10]

Urológia

Ha a kórokozók biofilmet hoznak létre a hólyagban, az akut epizódokkal járó krónikus hólyaggyulladást okozhat minden alkalommal, amikor a biofilm elszakad. [4] [11] Az antibiotikum terápia ebben az esetben hatástalan. [12]

A hólyagra jellemző patogén biofilmeket az uropatogén Escherichia coli törzsek (Uropathogenic Escherichia coli , UPEC) jellemzik, amelyek a visszatérő cystitis és az intracelluláris biofilm 75-85%-áért felelősek. [13]

Az uroteliális sejtek belsejében a baktériumok gazdag poliszacharidmátrixba ágyazott biofilmeket szerveznek, amelyeket uroplakin védőburkolat vesz körül, nagyon közel a felszínhez; a biofilmek hosszúkás dudorokat hoznak létre. [tizennégy]

Fogászat

Biofilmek (főleg aktinomyceták , Tannerella forsythia , Fusobacterium nucleatum, spirochetes , Synergistetes) felelősek a lepedékképződésért és a fogínygyulladás , fogszuvasodás , fogágybetegség kialakulásáért . [tizenöt]

Biofilmek megszüntetése

A közelmúltban végzett kísérletek eredményei az antioxidáns hatás mellett megerősítették az N-acetilcisztein ( NAC ) hatékonyságát a biofilmek elpusztításában és a bennük lévő élő baktériumok számának csökkentésében.

Az N-acetilcisztein (NAC) megakadályozza, hogy a kórokozók biofilmet képezzenek. Az N-acetilcisztein (NAC) pusztító hatással van a patogén biofilmekre, mivel közvetlenül a poliszacharid mátrixra hat. [16]

A patogén biofilmek megelőzése és megszüntetése.

Antibiotikummentes hatóanyagok, amelyek hatékonyak a biofilmek megelőzésében és szabályozásában: D-mannóz , n - acetilcisztein (NAC), probiotikumok , laktoferrin , morinda citrus . [5]

Kimutatták, hogy az n -acetilcisztein képes elpusztítani a biofilmet, így a baktériumok elérhetővé teszik a d-mannózt vagy az antibiotikumokat . [17]

Élelmiszeripar

Nem az egyetlen példa a biofilm főzéshez való felhasználására a kombucha .

Környezetvédelem

A biofilm fejlődésének szakaszai

A biofilm fejlődésének öt szakasza van:

  1. Először a mikroorganizmusok elsődleges kötődése a felülethez ( tapadás , szorpció ) a környezetből (általában folyékony) történik. Ez a szakasz visszafordítható.
  2. Végső (irreverzibilis) csatolás , más néven rögzítés . Ebben a szakaszban a mikrobák extracelluláris polimereket választanak ki, amelyek erős adhéziót biztosítanak.
  3. Érlelés (angol irodalomban - érés-I). A felszínhez tapadt sejtek elősegítik a következő sejtek kötődését, az extracelluláris mátrix tartja össze a teljes telepet. A tápanyagok felhalmozódnak, a sejtek osztódni kezdenek.
  4. Növekedés (angol szakirodalomban - érés-II). Érett biofilm alakult ki, amely most megváltoztatja méretét és alakját. Az extracelluláris mátrix arra szolgál, hogy megvédje a sejteket a külső fenyegetésektől.
  5. Diszperzió (baktériumok felszabadulása): az osztódás eredményeként az egyes sejtek időszakonként leválik a biofilmről, amelyek egy idő után a felszínhez tapadva új telepet alkothatnak.

Extracelluláris polimer anyag

Az extracelluláris polimer anyag, más néven extracelluláris polimer vagy extracelluláris polimer mátrix (lásd Extracelluláris mátrix ) a biofilm mikroorganizmusok által kiválasztott nyálka, amely polimer molekulákból áll : extracelluláris poliszacharidok ( exopoliszacharidok ), DNS , fehérjék , beleértve a glikoproteineket .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Yu. A. Nikolaev, V. K. Plakunov, Biofilm - "mikrobák városa" vagy egy többsejtű szervezet analógja? , Microbiology , 76 (2), 2007, pp. 149-163 (Yu. A. Nikolaev, VK Plakunov, Biofilm – „a mikrobák városa” vagy a többsejtű organizmusok analógja? Archiválva : 2010. június 13., a Wayback Machine , Microbiology , 76 (2), 2007, 125–138.
  2. ↑ D. An, MR Parsek, A transzkripciós profilalkotás ígérete és veszélye biofilm közösségekben , Curr. Opin. mikrobiol. , 10 (3), 2007, pp. 292-296
  3. ↑ Verstraelen H, Swidinski A. A biofilm a bakteriális vaginosisban: implikációk az epidemiológiára, a diagnózisra és a kezelésre. (angol)  // Current Opinion in Infectious Diseases: egy orvosi folyóirat. - 2013. - 26. sz . - S. 86-89 .
  4. ↑ 1 2 Lewis K. Persister sejtek. // Annual Review of Microbiology. - 2010. - 64. sz . - 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 fisipatológia egy új terápiás stratégia. (olasz) // Minerva Ginecologica. - 2014. - október ( 66. évf. , 5. sz.). - S. 497-512 .
  6. ↑ O. A. Gromova, I. Yu. Torshin, E. A. Garasko, A bakteriális filmek elpusztításának molekuláris mechanizmusai aszkorbinsav helyi alkalmazásával  (hozzáférhetetlen kapcsolat) , Nőgyógyászat , 12 (6), 2010, S. 12
  7. ↑ Donges GG, Vereecken A, Bosmans E, Dekeers-maeker A, Salembier G, Spitz B. A kóros hüvelyflóra olyan típusának meghatározása, amely különbözik a bakteriális vaginosistól: aerob vaginitis. (angol)  // BJOG. – 2002.
  8. ↑ Fagalas ME, Velakoulis S, Iavazzo C, Athanasiou S. Mesh-kapcsolódó fertőzések kismedencei szerv prolapsus-javító műtét után. (angol)  // European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology. - 2007. - 134. sz . - S. 147-156 .
  9. ↑ Tenke P Köves B, Nagy K, Hultgren SJ, Mendling W, WulltB et al. Frissítés a húgyúti biofilm fertőzésekről  //  World Journal of Urology. - 2012. - 30. sz . - S. 51-57 .
  10. ↑ Atassi F, Servin AL. A tejsav és a hidrogén-peroxid egyéni és kooperatív szerepe a Lactobacillus Jonsonii NCC933 bélben oldódó törzs és a Lactobacillus gasseri KS120.1 vaginális törzs elpusztításában enterális, uropatogén és vaginózissal összefüggő kórokozók ellen // Letters FEMS. – 2010.
  11. ↑ Justice SS, Hung C, Theriot JA, Fletcher DA, Anderson GG, Footer MJ et al. Az uropatogén Escherichia coli differenciálása és fejlődési útjai a húgyúti patogenezisben // Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának közleménye. - 2004. - 101. sz . - S. 1333-1338 .
  12. ↑ Naves P, Del Prado G, Huelves L, Rodriguez-Cerrato V, Ruiz V, Ponte MC, et al. A humán sierum albumium, az ibuprofen és az N-acetil-L-cisztein hatása a patogén Escherichia coli törzsek biofilm képződésére // Journal of Hospital Infection. - 2010. - 76. sz . - S. 165-170 .
  13. ↑ Berry RE, Klumpp DJ, Schaeffer AJ. Az uroteliális tenyészetek támogatják az intracelluláris bakteriális közösség kialakulását az uropatogén E.coli által  // Fertőzés és immunitás. - 2009. - 77. sz . - S. 2762-2772 .
  14. ↑ Anderson GG, Palermo JJ. Intracelluláris bakteriális biofilm-szerű hüvelyek húgyúti fertőzésekben  (angol)  // Science : Science Journal. - 2003. - 301. sz . - 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 Archiválva : 2010. március 1., a Wayback Machine , PLoS ONE , 5 (2) , 2010, e9321
  16. ↑ Marchiori D, Zanello PP Az N-acetilcisztein, a D-mannóz és a Morinda citrifolia hatékonysága a visszatérő cystitis kezelésére a mellrák túlélésében  //  In vivo. - 2017. - szept-okt ( 31. szám ). - S. 931-936 . Archiválva az eredetiből 2018. július 23-án.
  17. ↑ Marchese A, Bozzolasco M, Gualco L, Debbia EA, Schito GC, Schito AM. A foszfomicin önmagában és n-acetilciszteinnel kombinálva hatása E. coli biofilmekre. (angol)  // International Journal of Antimicrobial Agents: orvosi folyóirat. - 2003. - T. 22 . - S. 95-100 .

Irodalom

  • GCL Wong, GA O'Toole, Minden együtt most: A biofilm-kutatás integrálása több tudományágon , MRS Bulletin , 36 , 2011, p. 339-342
  • JC Pommerville, Alcamo's Fundamentals of Microbiology , szerk. 9, Jones & Bartlett Learning, 2010. ISBN 0-7637-6258-X
  • M. Magot, Petroleum microbiology , ASM Press, 2005. ISBN 1-55581-327-5

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban
 A baktériumsejt szerkezete
Sejtfal
külső burok
A nyomtatvány