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