Wprowadzenie

Biofilm jest architektoniczną kolonią mikroorganizmów, w obrębie wytwarzanej przez nie macierzy pozakomórkowej substancji polimerowej. Biofilm zawiera komórki mikroorganizmów przylegające do siebie nawzajem i do statycznej powierzchni (żywej lub nieożywionej). Biofilmy bakteryjne mają zwykle charakter patogenny i mogą powodować zakażenia szpitalne. National Institutes of Health (NIH) ujawnił, że wśród wszystkich zakażeń bakteryjnych i przewlekłych, odpowiednio 65% i 80% jest związanych z tworzeniem biofilmu.

Obraz przedstawia kolonię biofilmu.

Powszechnym błędnym przekonaniem na temat życia drobnoustrojów jest to, że bakterie istnieją jako pojedyncze organizmy w “stanie planktonicznym”. Jednakże wykazano, że mikroorganizmy w sposób naturalny gromadzą się na wielu różnych powierzchniach, gdzie tworzą bezosobowe, osiadłe społeczności. Powierzchnie te obejmują biomateriały takie jak soczewki kontaktowe, urządzenia medyczne, w tym implanty i cewniki moczowe. Skażenie bakteryjne implantów i protez medycznych powodujące infekcje może zagrażać życiu, prowadząc do awarii urządzenia, przewlekłych infekcji oraz wysokiej śmiertelności i zachorowalności.

Infekcje związane z biofilmem

Oszacowano, że około 65% wszystkich infekcji bakteryjnych jest związanych z biofilmami bakteryjnymi. Obejmują one zarówno zakażenia związane, jak i niezwiązane z urządzeniami. Należą do nich:

• Zakażenia związane z urządzeniami (zakażenia związane z urządzeniami dotyczą 2% wymian stawów, 4% w przypadku zastawek serca, 10% w przypadku shuntów komorowych, 40% w przypadku urządzeń wspomagających pracę komór)
• Zapalenie wsierdzia zastawki wewnętrznej
• Centralne cewniki żylne
• Zakażenie dróg moczowych
• Zapalenie tkanki łącznej
• Zapalenie przyzębia
• Zapalenie kości
• Zapalenie kości
• Zakażenia mukowiscydozy
• Zakażenia POChP (Przewlekła Obturacyjna Choroba Płuc)
• Zapalenie ucha środkowego
• Zapalenie nosa i zatok
• Nie-nie gojące się rany przewlekłe
• Zapalenie opon mózgowych,
• Szpitalne zapalenie płuc
• Zakażenie Clostridium Difficile CDI
• Zakażenia nerek,

Obecne metody leczenia

U pacjentów tworzące się biofilmy są oporne na endogenne mechanizmy obronne gospodarza. Biofilmy powodujące zakażenia mają charakter postępujący, a w niektórych przypadkach mogą stać się problemem przewlekłym. W leczeniu stosuje się kombinację terapii antybakteryjnych i oczyszczania tkanek. W przypadku zakażeń związanych z implantami leczenie obejmuje podawanie antybiotyków w dużych dawkach w zależności od ciężkości zakażenia, a jeśli objawy nie ustępują, konieczna jest wymiana chirurgiczna.

Niekorzystne jest to, że duże dawki antybiotyków stosowane w leczeniu biofilmów klinicznych przyczyniły się również do rozwoju szczepów bakterii opornych na antybiotyki. Zauważono również, że niektóre bakterie w obrębie biofilmów, zwane “komórkami przetrwalnikowymi”, są uśpionymi wariantami, które wykazują tolerancję na antybiotyki i mogą się uaktywnić po wycofaniu terapii.

Zobacz również Kontrola zakażeń

Przyszłe kierunki

Dzięki powszechnemu występowaniu biofilmów w chorobach i ich odporności na liczne terapie przeciwdrobnoustrojowe, badaniom nad biofilmami poświęca się coraz więcej uwagi. Ze względu na rosnącą oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe, nacisk w obecnych badaniach przesuwa się z ukierunkowania na wzrost bakterii / podział, który powoduje śmierć komórki lub uśpienie, w kierunku nowych podejść.

4 filmy poniżej (około 10 minut w sumie) pokazują niektóre z tych nowych podejść, spójrz.

1. 1.0 1.1 Jamal M, Ahmad W, Andleeb S, Jalil F, Imran M, Nawaz MA, Hussain T, Ali M, Rafiq M, Kamil MA. Bacterial biofilm and associated infections. Journal of the Chinese Medical Association. 2018 Jan 1;81(1):7-11. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1726490117302587 (last accessed 7.10.2019)
2. British Society for Immunology Biofilmy i ich rola w patogenezie Available from: https://www.immunology.org/public-information/bitesized-immunology/pathogens-and-disease/biofilms-and-their-role-in (last accessed 7.10.19)
3. 3.0 3.1 Khatoon Z, McTiernan CD, Suuronen EJ, Mah TF, Alarcon EI. Bacterial biofilm formation on implantable devices and approaches to its treatment and prevention. Heliyon. 2018 Dec 1;4(12):e01067. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6312881/ (last accessed 7.10.19)
4. biofilm What Are Bacterial Biofilms? A Six Minute Montage Available from: https://www.youtube.com/watch?v=lpI4WCM_9pM (last accessed 7.10.19)
5. NIH Metabolomics of Bacterial Biofilms Available from: https://www.youtube.com/watch?v=0DSA_8t4-UA&feature=youtu.be (last accessed 8.10.2019)
6. UTSWmed Przełomowe odkrycie w leczeniu zakażeń stawów protetycznych Breakthrough discovery to treat prosthetic joint infections Available from: https://www.youtube.com/watch?v=2LDNrZldtAU&app=desktop (last accessed 8.10.2019)
7. MicroGen DX Javad Parvizi, MD on Biofilm Infections and Next-Gen Sequencing Available from: https://www.youtube.com/watch?v=8X5SIVbsoao (last accessed 8.10.2019)
8. Vomaris Innovations Wound Biofilm Formation and Disruption by Electric Field Available from: https://www.youtube.com/watch?v=xO9LkAAdooU&app=desktop (last accessed 8.10.2019)

.