Συνιστάται, 2020

Επιλογή Συντάκτη

Μεταγγίσεις αίματος: Υπάρχει κάποιο όριο;
Ποια είναι τα πρώτα σημάδια της άνοιας;
MS: Η επίπτωση των ασθενειών είναι μεγαλύτερη σε εκείνους με τροφικές αλλεργίες

Δύναμη σε αριθμούς: Πώς βιοφίλμ outfox αντιβιοτικά

Τα βακτήρια είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση, αλλά όταν σχηματίζουν κοινότητες, μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές καταστροφές και να αποτελέσουν απειλή για την υγεία μας.


Ο προστατευτικός θόλος ενός βιοφίλμ προστατεύει τα βακτήρια από τα αντιβιοτικά.

Όταν τα βακτηρίδια συσσωρεύονται και σχηματίζουν μια κοινότητα, αυτό ονομάζεται βιοφίλμ. Βρέθηκαν σε όλο τον πλανήτη - από τους βράχους της ερήμου μέχρι τις επιφάνειες των κτιρίων - τα βιολογικά φιλμ αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της φύσης.

Τα βιοφίλμ είναι δύσκολα θηρία επειδή έχουν την τάση να γίνονται ανθεκτικά σε όλες τις προσπάθειες που χρησιμοποιούνται για την εξάλειψή τους. Αυτό προκαλεί κακά νέα για όποιον πάσχει από συνθήκες όπως κυστική ίνωση, περιοδοντίτιδα ή χρόνιες πληγές, καθώς ιατρικά εμφυτεύματα και καθετήρες είναι hotspot για το σχηματισμό βιοφίλμ.

Αλλά γιατί οι βιολογικές ταινίες είναι τόσο επίμονες και τι κάνουν οι γιατροί και οι επιστήμονες για να ξεπεράσουν αυτές τις έξυπνες μικροβιακές κοινότητες;

Τι είναι τα βιοφίλμ;

"Τα βιοφίλμ είναι ένας από τους πιο διαδεδομένους και επιτυχημένους τρόπους ζωής στη Γη", λέει ο καθηγητής Hans-Curt Flemming, διευθυντής του Ινστιτούτου Διασύνδεσης Βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Duisburg-Essen στη Γερμανία, σε άρθρο του 2016 που δημοσιεύτηκε στο Φύση Κριτικές Μικροβιολογία.

Τα βιοφίλμ μπορούν να αποτελούνται από πληθυσμούς των ίδιων βακτηρίων ή από κοινότητες, οι οποίες, με τη σειρά τους, αποτελούνται από πολλά διαφορετικά είδη, όλα ζουν μαζί κάτω από ένα προστατευτικό θόλο.

Αυτός ο θόλος αποτελείται από μια λεγόμενη μήτρα εξωκυτταρικών πολυμερικών ουσιών (EPS), η οποία περιέχει ένα μείγμα σακχάρων, πρωτεϊνών, λιπών και μορίων ϋΝΑ.

Με τον ίδιο τρόπο όπως και οι ανθρώπινες κοινότητες, τα βιοφίλμ έχουν εξαιρετικά εξειδικευμένες περιοχές: μερικές από αυτές είναι υπεύθυνες για την ανακύκλωση θρεπτικών ουσιών, ενώ άλλες παράγουν νέα συστατικά EPS ή στέλνουν μηνύματα από μια περιοχή του βιοφίλμ σε άλλο.

Η διαβίωση μαζί σε τέτοια στενή εγγύτητα επιτρέπει στα βακτήρια να μοιράζονται πόρους με περισσότερη επιτυχία παρά όταν βρίσκονται στην ελεύθερη ζωή τους. Βασικά, τους επιτρέπει να αποφεύγουν τις συμβατικές μεθόδους εξάλειψης.

Αποφυγή της εξάλειψης

Ο καθηγητής Flemming περιγράφει τα βιοφίλμ ως "φρούρια" που προστατεύουν τους κατοίκους τους. Προστατευμένοι από την αφυδάτωση και τα αντιβιοτικά, τα βακτήρια βγαίνουν από την καταιγίδα των παρεμβάσεων που τους ρίχνουν.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα αντιβιοτικά μπορούν στην πραγματικότητα να εισέλθουν σε ένα βιοφίλμ σε πολλές περιπτώσεις, αλλά το EPS προάγει ενεργά τους κατοίκους του από τέτοιες ενώσεις, προωθώντας την αντοχή στα αντιβιοτικά.

Η κατοικία βιοφίλμ παρέχει επίσης στα βακτήρια με ανθεκτικά στα αντιβιοτικά γονίδια την ικανότητα να μοιράζονται εύκολα αυτά μεταξύ των γειτόνων τους χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται οριζόντια γονιδιακή μεταφορά. Αν και αυτό συμβαίνει και στις ελεύθερες ζώνες βακτηριακές κοινότητες, είναι σημαντικά πιο αποτελεσματική σε βιοφίλμ.

Το αποτέλεσμα αυτού είναι ότι η αντίσταση στα αντιβιοτικά εξαπλώνεται σαν πυρκαγιά. Έτσι, όταν αντιμετωπίζουν μολύνσεις από βιοφίλμ, τι μπορούν να κάνουν οι γιατροί;

Η μάχη κατά των βιολογικών ταινιών

Τα βιοφίλμ αποτελούν σοβαρή απειλή για την υγεία, γι 'αυτό και οι γιατροί χρησιμοποιούν επιθετικές θεραπείες για την καταπολέμησή τους. Τέτοιες θεραπείες περιλαμβάνουν την χειρουργική αφαίρεση της περιοχής που είναι μολυσμένη με ένα βιοφίλμ ή τη χρήση ψεκασμών νερού υψηλής ταχύτητας για τη φυσική διάρρηξη του βιοφίλμ, συχνά σε συνδυασμό με αντιβιοτικά.

Ωστόσο, ο καθηγητής Hyun Koo, διευθυντής της έρευνας στο Κέντρο Levy για την προφορική υγεία στην Σχολή Οδοντιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια στη Φιλαδέλφεια, εξηγεί σε πρόσφατο άρθρο ανασκόπησης ότι "η θανάτωση των βακτηριδίων δεν εξαλείφει απαραιτήτως το βιοφίλμ . "

Εάν η μήτρα EPS παραμείνει άθικτη, άλλα περιστασιακά μικρόβια μπορεί να βρίσκονται σε αναμονή και να εγκατασταθούν.

Οι ερευνητές ελπίζουν να διαταράξουν τα βιοφίλμ χρησιμοποιώντας πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις, μεταξύ των οποίων η στόχευση του σχηματισμού του EPS ή η χρήση ενζύμων για την αποικοδόμηση αυτού του σύνθετου πλέγματος, τη διατάραξη της επικοινωνίας κυττάρου προς κύτταρο και την αναστολή των θρεπτικών πηγών.

Αναδυόμενες τεχνολογίες

Πολλοί πιστεύουν ότι η πορεία προς τη θεραπεία έγκειται στην πρόληψη. Οι πρόοδοι στην τεχνολογία επέτρεψαν στους ερευνητές να αναπτύξουν νέα υλικά που σχεδιάστηκαν ενεργά για να σταματήσουν τα βακτηρίδια να προσκολλώνται και να σχηματίζουν βιολογικές ταινίες στην πρώτη θέση.

Ο απώτερος στόχος είναι να σταματήσουν τα βακτήρια να κολλήσουν στην επιφάνεια των ιατρικών εμφυτευμάτων και των καθετήρων, επικαλύπτοντας τις επιφάνειες με αντιβιοτικά ή συμπεριλαμβάνοντας ορισμένα χαρακτηριστικά τοπογραφικής επιφάνειας που είναι φυσικά εχθρικά προς τα βακτηρίδια.

Ένα από αυτά ονομάζεται micropattern Sharklet και εμπνέεται από το δέρμα καρχαρία, το οποίο είναι φυσικά ανθεκτικό στον αποικισμό βακτηρίων. Φτιαγμένα από ελαιόδενδρα διατεταγμένα σε μικροσκοπικό μοτίβο διαμαντιών, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι τα βακτηρίδια δεν κολλάνε σε αυτό το μοτίβο καθώς επίσης και στην λεία επιφάνεια.

Παρόλο που δεν υπάρχουν εγγυημένες θεραπείες για να μας απαλλάξουν από βιολογικές ταινίες, οι ερευνητές ολοένα και περισσότερο ασχολούνται με τη σύνθετη βιολογία που υποστηρίζει αυτές τις μικροβιακές κοινότητες. Εν τω μεταξύ, συνεχίζεται η αναζήτηση αποτελεσματικών τρόπων για την εξάλειψη αυτής της απειλής για την υγεία μας.

Top