http://www.plosbiology.org/article/info ... io.0050307Szukając szczelin w zbroi bakteryjnych biofilmów, listopad 2007.
Amerykański Narodowy Instytut Zdrowia uwaza, ze 80% chronicznych
infekcji jest związanych z obecnością biofilmu. W biofilmie
bakterie otaczaja się złożoną macierzą (matrixem) zbudowana z
polimerów nazywaną „śluzem” w odróżnieniu od bardziej znanego
sposobu życia bakterii zwanego „planktonicznym”, czyli bakterie
wolno sobie pływają /dryfują.
Z czasem biofilm rośnie, zawiera wiele gatunków bakterii i matrix
rozwija się w złożoną strukturę. Tradycyjne antybiotyki sa często
nie skuteczne. Ostanie 20 lat pokazało ze jesteśmy w średniowieczu
jeżeli chodzi o rozumienie i kontrolowanie bakterii.
Śluzowata macierz ochrania bakterie przed atakami komórek
odpornościowych. W dodatku bakterie zyjące w biofilmie są od 10 do
1000x bardziej oporne na dzianie antybiotyków niż te, które żyją w
formie planktonicznej.
Powolny metabolizm komórek żyjących w biofilmie wpływa również na
ich oporność. Bakterie wewnątrz bioflmu, są stosunkowo „spokojne”
i rzadko ulegają podziałom. Takie antybiotyki jak np. penicyliny,
które działają na ścianę komórkową bakterii są skuteczne tylko
względem dzielących się komórek bakteryjnych. Jednak są też inne,
antybiotyki , które działają całkiem dobrze również wtedy kiedy
komórka się nie dzieli, antybiotyki te niszczą metabolizm, procesy
syntezy bialek lub DNA bakterii. Z jakiś powodów, które wymagają
wyjaśnienia tez te antybiotyki są mniej skuteczne względem biofilmu.
Ponieważ każdy biofilm jest inny, naukowcy muszą dopasować
podejście do poszczególnych rodzajów macierzy lub ich kombianacji.
Aby pokonać ten problem, Davies Binghamton patrzył na etap końcowy
cyklu życia biofilmów: autorozproszenie. Na tym eatpie, strefa
biofilmu spontanicznie rozprasza się, ponieważ komórki rozkładają
macierz przez wydzielanie enzymów i wracają z powrotem do swojej
planktonowej formy
Przy rozległych infekcjach jak mukowiscydozie , natychmiastowe
wypuszczanie miliardów bakterii w ich planktonowej formie mogłoby
spowodować nawet gorsze problemy niż bioflim. Jednak w przypadku
bardziej zlkoalizowanych infekcji jak np w w zatoce lub uchu
środkowym, czynnik rozpraszania biofilmu mógłby uczynić te
kłopotliwe infekcje wrażliwe na tradycyjne antybiotyki lub nawet
wrażliwe na zwykła odpowiedź immunologiczną
Kiedy komórki rosną w różnym środowisku, ulegają rozbieżnością
genetycznym. Zaczęliśmy od identycznej pod względem genetycznym
populacji komórek, po pięciu, dziesięciu dniach odkryliśmy ze
populacja się zróżnicowała – mówi Singh. – i przypominała
bardziej stary las niż monokulturę komórek. Różnorodność biofilmu
może być kluczowym elementem jego mocnej odpowiedzi na antybiotyki i
inne substancje.
Różnorodność pozwala bioflmowi na szybko regeneracje. Badacze mówią,
o małej populacji komórek, zwanych “persisters,” które z jakiś
powodów przeżywają ataki układu immunologicznego i antybiotyków.
Jeżeli jesteś „perisister” mówi Bill Costerton z Uniwerystetu
połudnowej Kaliforni, budzisz się w piure jelit ( ładnie brzmi)
twoich sąsiadów, które zawiera każdą cząsteczkę, której będziesz
potrzebował. Ci dobrze odżywieni ocaleni, mogą szybko odbudować
biofilm gdy tylko atak się skończy się. Biofilmy mają tempo
wzrostu, które jest naprawdę zjawiskowe.
Tradycyjne podejście do zwalczania bakterii pojedynczym
anybiotykiem, jeżeli chcemy efaktywnie zwalczyć róznorodną struktur
bioflmu, może wymagać zmian.
“Jeżeli patrzysz na wiele innych reżimów leczenia, dotyczących np
nowotworów złośliwych, HIV - to prawie zawsze stosowany jest
koktajl leków kierowanych na różne aspekty procesu chorobowego,
mówi O'Toole Dartmouth. Tworzenie kombinacji antybiotyki z innymi
związkami , które przeszkadzają w formowaniu lub przetrwaniu
biofilmu, mogłoby spowodować, że bakterie będą bardziej wrażliwe
na antybiotyki jak i mogłoby również zmniejszyć ich oporność.
Niedawne rezultaty pokazują biofilmy w wielu chronicznych ranach,
mówi Randolf Wolcott,. “Myślę, ze sześć miesięcy od teraz, zostanie
zaakceptowana teoria, ze biofilm jest głowną bariera w leczenia
chronicznych ran..” Chociaż jestem zaniepokojony, ze będzie to
napiętnowane jako “jeden z tych typów medycyny alternatywnej” ,
Wolcott bada terapie anty biofilmową. “Patrzyłem, że tylu ludzi
umiera, w wieku 40, 50 lat, miałem dość, choroba biofilmu zabija
więcej ludzi niż nowotwór złośliwy.”