Biofilm jako wielokomórkowy organizm tworzony przez bakterie

Abstract

Biofilm jest wielokomórkowym tworem złożonym z drobnoustrojów. Komórki tworzące biofilm wytwarzają dość cienką polimeryczną macierz zawierającą polisacharydy, kwasy nukleinowe i białka. Macierz ma określoną strukturę i przylega do powierzchni struktur organicznych i nieorganicznych. W takiej zwartej strukturze, otoczonej śluzem, istnieją warunki, w których komórki drobnoustrojów chronione są przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi. Z punktu widzenia podłoża molekularnego za ochronę komórek przed skutkami wynikającymi z warunków stresowych odpowiada szereg białek z grupy sHSP (małych białek szoku termicznego). Proteiny te usuwają zagregowane termicznie białka z komórek oraz chronią przed aktywnością enzymatyczną rekombinowanych białek produkowanych w komórkach bakteryjnych i tworzących ciała inkluzyjne.

Takie mechanizmy obronne mikroorganizmów mają duży związek z opornością przed szkodliwym działaniem różnego typu preparatów antyseptycznych i dezynfekcyjnych. Dlatego też ważne jest dokładne poznanie wszelkich procesów i czynników na nie wpływających, które mają znaczenie w powstawaniu biofilmu.
Autorzy: Natalia NIEDZWIECKA, Przemysław STACHEWICZ

1.CHARAKTERYSTYKA BIOFILMU

Badanie biofilmu reprezentuje nowy sposób rozumienia mikrobiologii. Człowiek nie do końca zastanawia się nad bytowaniem wśród innych gatunków – w tym wypadku przedstawicieli mikroorganizmów. Studiowanie odpowiednich interakcji może być ciekawą okazją do poznania nie tylko zagrożeń, ale i również ewentualnych szans na wykorzystanie w technologiach użytecznych ludzkości. Człowiek na co dzień spotyka się z pojęciem biofilmu – nie zdając sobie z tego sprawy. Jedną z najpospolitszych form jest płytka nazębna czy też maź występująca obficie na strukturach skalnych w różnego typu zbiornikach wodnych. Bakterie, które tworzą ściśle ze sobą powiązaną strukturę trójwymiarową dokonują w pewien sposób tworzenie swojego miejsca w otaczającym Nas Świecie.



1.1.ZACHOWANIA PRZYSTOSOWAWCZE DROBNOUSTROJóW

Mikroorganizmy przylegają do powierzchni w wilgotnych środowiskach poprzez wydzielanie kleistej substancji. Miejscem adhezji np. bakterii mogą być różnego typu materiały – najczęściej o charakterze polimerów o dosyć nierównej powierzchni. U człowieka znakomitym przykładem w aspekcie medycznym są wszelkiego rodzaju cewniki czy też implanty chirurgiczne.

Struktura gatunkowa biofilmu nie tylko może być stworzono przez pojedynczy gatunek bakteryjny. Biofilm jest strukturą multispecyjną. Oznacza to, że w procesie budowania uczestniczą organizmy, które tworzą istne bogactwo gatunkowe. Wszelkie komórki są ze sobą związane tzw pozakomórkową substancją polimeryczną lub tzw. EPS (Extracellurar Polymeric Substance). EPS nadaje nie tylko wyjątkową stabilność w przywiązaniu do podłoża, ale również oznacza się podobną właściwością do komórek budujących biofilm.

1.2.STRUKTURA P RZESTRZENNA

W zależności od warunków otoczenia – biofilm jest strukturą mniej lub bardziej dynamiczną wykazującą różnego typu uformowanie przestrzenne. Bakteryjny biofilm jest znacząco różnorodny w faktycznie wszystkich parametrach, które mogą zostać zmierzone pod względem fizjologicznym, chemicznym czy nawet ekologicznym. Przykładem ostatniego rozważania jest nieistnienia czystej kultury w strukturach biofilmu. Drobnoustroje istnieją tylko i wyłącznie w społecznościach, gdzie odpowiednia ilość interakcji międzykomórkowych powoduje zwiększony metabolizm każdej z nich. Takie zachowanie jest kluczowe do przeżycia. W tym miejscu można by udowodnić, że formy osiadłe (nieplanktonowe) mają większe tendencje do zasiedlania nisz ekologicznych niż gatunki wolnożyjące. Każdy twór uznawany za biofilm ma właściwości o charakterze elastycznym podobnym do tych, które wykazują ciała stałe oraz płyny o dużej lepkości.

W kontakcie z substancjami wytwarzającymi się na skutek korozji lub też mających charakter mineralny, biofilm staje się kruchy i traci swoje macierzysty właściwości, Można domniemywać wysokiej szkodliwości dla tej struktury [4].