plik - UMP

Biofilm
Skład
●
zwany także błoną biologiczną,złożona
wielokomórkowa struktura bakterii
otoczona warstwą substancji
organicznych i nieorganicznych,
●
Biofilm 70- 90 % woda
●
Polisacharydy
●
Białka,
●
kwasy nukleinowe,
●
lipidy.
Skladniki biofilmu
Charakterystyka biofilmu
●
●
●
●
Adhezja- EPS(Extracellular polymeric substances)
Wytworzone polimery nasilaja adhezje i doprowadzaja do tworzenia
agregatów bakterii (adhezja moze byc zatrzymana np. mutanty genu
sad Pseudomonas Fluorescens traca zdolnosc adhezji brak bialka
Clp)
Na wilgotnym srodowisku
↑opornosci na temperature, srodki dezynfekcyjne i przeciwbakteryjne,
surfaktanty
●
Tworzy różne formy (płaski, model grzyba, kolumnowy)
●
Quorum sensing
●
Ulatwiony transfer genow
●
Monogatunkowe ale czesciej poligatunkowe biofilmy
Funkcje EPS
Co warunkuje opornosc?
●
Polisacharyd o ladunku negatywnym wiaze dodatnio naladowane czasteczki
antybiotyku np aminoglikozydy
●
Slabsza dyfuzja
●
Slabsze dzialanie H2O2
●
Synergistyczne dzialnie w wydalaniu antybiotykow – rozne rodzaje pomp
●
Komorki w wewnetrznych warstwach biofilmu moga byc w stanie anabiozy- nie
dzialaja na nie antybiotyki
Powstawanie biofilmu
●
●
●
Powstaje po kilku godzinach od adhezji (faza wzrostu
logarytmicznego)
Skład biofilmu zalezy od gatunku bakterii i od warunkow srodowiska
(Gram + wytwarzają adhezyne PIA, zwiazki wiazace jony Ca i Mg
Gram – wytwarzają kwas alginowy, kwas guluronowy, charakter
kationowy wielocukru)
Przyklad: U bakteri Gram – zmniejszona ekspresja genu algC
(kodujacego kwas alginowy) powoduje zwiekszone
prawdopodobienstwo oddzielenia się od struktury biofilmu
Scheme illustrating the complex signalling network governing biofilm expression in S. aureus based
on current evidences 59, 73, 83, 121, 122, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197
and 198. β-toxin has been introduced in the illustration as it has recently been found to be
implicated in the formation of nucleoprotein matrix [197], although its role needs further
investigations [71]. The part of the control over the expression of the locus ica has been based
on the work of Cerca et al. [121] and further implemented with the observations on the role of
Spx on the modulation of icaR by Pamp et al. [198].
Powstawanie biofilmu
wydzielanie AmpC beta laktamazy – komorki aktywne metabolicznie zielone
Powstawanie biofilmu
●
●
●
●
●
1etap-sily hydrodynamiczne, grawitacyjne,
termodynamiczne
2 etap- stabilizowany przez fimbrie i pile
3 etap- EPS tworzy glikokaliks warunkując
adhezje do sliskich powierzchnii i innych
komórek
4 etap- zmiana fenotypu bakterii np. Kom.
Traca zdolnosc produkcji falgelliny,
zahamowanie metabolizmu kom we wnetrzu
biofilmu
5 etap- niekorzystne warunki srodowiska
powoduja degradacje EPS i uwolnienie
bakterii ( dispersyna B jako srodek
indukujacy dyspersje biofilmu S.
epidermidis)
Dojrzala postac biofilmu
●
Siec kanalow zbudowana z ramnolipidowzapewnie natlenienia wiekszej ilosci komorek w
mikrokoloniach
Rozprzestrzenianie sie biofilmu
Choroby w ktorych wystepuje biofilm
●
Yersinia, Salmonella, Escherichia, Campylobacter,
Staphylococcus, Bacillus, Listeria – Produkty spożywcze
Quorum sensing
Złożony system komunikacji mikroorganizmów
QUORUM
●
Kworum (z łac. quorum [praesentia sufficit] których [obecność jest wystarczająca]) –
minimalna liczba członków zgromadzenia
(parlamentu, stowarzyszenia, związku
zawodowego), niezbędna do prowadzenia
obrad lub powzięcia wiążących decyzji np. w
przedmiocie wyborów, podjęcia uchwały.
Sygnalizacja zagęszczenia –
Quorum sensing
●
●
Bakterie mogą się porozumiewać poprzez
wytwarzanie sygnałów chemicznych, tzw.
AUTOINDUKTORÓW oraz białek zdolnych do
odbioru tych informacji tzn. receptorów.
Autoinduktory są sygnalizatorami zagęszczenia
komórek, czyli rodzaj i ilość induktora daje
informację bakteriom ile osobników danego
gatunku znajduje się w środowisku. ZLICZAJĄ
SIĘ CZY JEST QUORUM
Mamy quorum!
●
●
Osiągnięcie kworum, a więc określonego
stężenia autoinduktora jest sygnałem do
uruchomienia i utrzymania procesów istotnych
dla populacji bakteryjnej.
Sygnał chemiczny jest wytwarzany, wysyłany i
odbierany przez komórkę własną i sąsiednie.
Następuje indukcja ekspresji genów i
odpowiedź metaboliczna, jednocześnie we
wszystkich komórkach.
Odpowiedź na quorum
●
●
Przez sygnał chemiczny regulowane są takie
procesy jak: sporulacja, tworzenia biofilmu,
różnicowanie komórek, biosynteza metabolitów
wtórnych, przekazywanie plazmidów, produkcja
enzymów i toksyn, bioluminescencji i in.
Jest to „inteligentny” system komunikacji
regulujący byt „społeczności bakteryjnej”
UWAGA!!!
●
Zjawisko quorum sensing, może wydawać się
być kluczowym powstawania i rozwoju infekcji,
patogenezie chorób przewlekłych czy
tworzeniem niebezpiecznych,
charakteryzujących się wysokim stopniem
antybiotykooporności biofilmów w placówkach
lecznictwa zamkniętego.
Gram +/●
●
Bakterie Gram + i Gram –, ze względu na
różnice w budowie ściany komórkowej,
wykształciły inne mechanizmy przekazywania
cząstek sygnałowych
Gram ujemne za autoinduktory posiadają
acetylowane cząsteczki homosyderyny, a Gram
dodatnie specyficzne oligosacharydy.
Gram ujemne
●
●
Zjawisko to stwierdzono między innymi u
Pseudomonas aeruginosa, gdzie kontroluje ok.
4% genów. Głównie odpowiada za wytwarzanie
czynników zjadliwości.
Vibrio fischeri - bioluminescencja
Gram dodatnie
●
●
U Streptococcus pneumoniae i Bacillus subtilis
quorum sensing jest odpowiedzialne za
nabywanie stanu kompetencji, czyli zdolności
pobierania obcego DNA
U Staphylococcus aureus odnaleziono
współzależność działania zjawiska qs i
wytwarzania zewnątrzkomórkowych czynników
zjadliwości. Mamy 4 szczepy specyficzne
autoinduktorowo, co może mieć znaczenie
kliniczne!
Biofilm
●
●
Biofilmy chorobotwórcze tworzone są przez
jeden gatunek bakterii, co powoduję symbiozę
lub konkurencję, zmierzającą do sukcesji danej
mikroniszy.
Mikroorganizmy wykorzystując zjawisko quorum
sensing tworzą biofilmy, przyczyniając się do
rozkładu toksycznych związków występujących
w środowisku naturalnym.
Znaczenie kliniczne!
●
Odkrycie tego zjawiska pozwoli w przyszłości
zsyntetyzować związki chemiczne, które
przyczynią się do hamowania zjawiska quorum
sensing i opracowania skuteczniejszych,
alternatywnych sposobów zwalczania zakażeń
bakteryjnych
Pytania???
Na którym etapie hamować mechanizm qs?
Wykorzystanie zjawiska w antybiotykoterapii?
Qs a nabywanie oporności na antybiotyki?