Бактериальные биопленки строение. Quorum sensing – механизмы

Микроорганизмы находятся в составе биопленки. Процессы образования биопленки связаны с коллективным поведением бактерий – «quorum sensing», или социальное поведение бактерий. Доказано, что колонии микроорганизмов способны к клеточной дифференцировке. При этом разные клетки в колонии выполняют различные физиологические функции. То есть выделяют физиологическую специализацию. Было установлено, что структура колоний имеет особенности: 1. имеются вертикальные слои клеток и горизонтально расположенные зоны. 2. В колониях образуются микроскопические воздухоносные каналы, через которые поступают питательные вещества и выводятся продукты метаболизма. Микроорганизмы, входящие в состав биопленки, существуют в двух состояниях: - фиксированной к поверхности; - и планктонной, свободноплавающей, являющейся субстратом распространения инфекции из её первичного локуса. Формирование биопленки – динамический пошаговый процесс

1- я Стадия адгезии

2- я Стадия необратимого связывания с поверхностью.

3- я Стадии размножения и созревания.

4- я Стадия распространения.

Что же представляет собой биопленка? Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору, образуют четкую морфологическую структуру – биопленку, толщина которой колеблется от 0,1 до 0,5 мкм. Биопленка представлена полисахаридным каркасом, состоящим из микробных полисахаридов и муцина, который продуцируется клетками макроорганизма. В структуре каркаса иммобилизованы микроколонии бактерий, которые могут располагаться в несколько слоев. Например, в биопленке покрывающей кожу, микроколонии располагаются в 1-2 слоя, а в биопленке толстого кишечника – в 500-1000 слоев. Устойчивость бактерий к воздействию неблагоприятных факторов внутри биопленки в десятки и сотни раз выше по сравнения с ним мобилизованными колониями. Образование биопленки лежит в основе выживания бактерий в окружающей среде, так как в составе биопленки они защищены от антибактериального воздействия. Многие хронические инфекции, которые возникают артифициальным путем-это катетер-ассоциированные инфекции, возникшие при протезировании или имплатировании искусственных клапанов сердца, обусловлены способностью бактерий расти в виде биопленок, возникающих на поверхности этих устройств. Существование бактерий внутри изолированных биопленок обеспечивает им много преимуществ по сравнению с изолированными клетками. Для практической медицины особенно важно, что бактерии в биопленках имеют повышенную выживаемость в присутствии агрессивных веществ, факторов иммунной защиты и антибиотиков. В настоящее время идет интенсивное изучение причин такой удивительной устойчивости к антибиотикам у бактерий в биопленках. Установлено, что повышенная устойчивость обусловленна свойствами клеток составляющих биопленку, в основе лежит уменьшение их свободной поверхности за счет контактов друг с другом и формированием бактерий, получивших название «персистеры». Персистеры находятся в состоянии полной устойчивости практически ко всем препаратам. Системы, регулирующие процессы межклеточного взаимодействия состоят из двух компонентов: сигнальной диффундирующей молекулы и транскрипционного активаторного белка. Образование биопленки связано с действием пили 4 типа. Бактерии в биопленке находятся в тесной клеточно-клеточной коммуникации. Колонии грамположительных и грамотрицательных бактерий биопленки, взаимодействуя с раздражителем, продуцируют сигнальные «сенсинговые» молекулы, которые регулируют деятельность колонии. Бактерии продуцируют химические субстанции, получившие название аутоиндукторы. С увеличением плотности колонии увеличивается и концентрация аутоиндукторов. Достигнув определенной концентрации, аутоиндукторы связываются с их рецепторами на поверхности мембран соседних бактерий (достижение кворума), активируют внутрибактериальные сигнальные пути, под действием которых меняется экспрессия определенных генов. В последнее время установлено, что более чем в 80% случаев инфекционные поражения организма проходят в форме биопленочной инфекции. Экспериментально показано, что начальные элементы биопленки могут сформироваться в течение двух часов инкубации, достигая максимальной интенсивности уже через 24 часа. На данный момент с образованием биоленки связывают особенности течения инфекционного процесса при вентилятор-ассоциированных пневмониях, ангиогенном сепсисе, уроинфекциях, инфекционном эндокардите, муковисцидозе, хроническом бактериальном простатите, периодонтите, остром среднем отите. Среди возбудителей, образующих биопленки, наибольшее клиническое значение имеют P.aeruginosa, S.aureus, K. pneumoniae, Coagulasae – negative staphylococcus(CNS), Enterococcus spp., Candida spp. Тропность биопленок к инертным поверхностям приводит к колонизации венозных, уретральных и внутриполостных катетеров, эндотрахеальных трубок, протезов и различных имплантантов. Существует определённая взаимосвязь между микроорганизмом и его привержённостью к образованию биоплёнок на различных медицинских устройствах имплантированных в ходе операций и манипуляций пациентам. Очаги биопленок появляются при всех рецидивирующих инфекционно-воспалительных заболеваниях. Когда биопленки достигают определенного размера, от них начинают отрываться части, которые разносятся с кровотоком по организму. Происходит образование новых очагов биопленки, что можно рассматривать как аналог метастазирования злокачественных клеток.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: