Биопленка — город бактерий

Биопленка

Земля – это планета бактерий. Они находятся повсюду: в воде, в почве и в воздухе. Человек, животные и растения также являются зоной их обитания. Чтобы выжить микроорганизмам, как и всем другим живым существам, приходится бороться и приспосабливаться. И они с этим блестяще справляются.

Мы хотим познакомить Вас с таким феноменом, как биопленки (biofilm). Возможно, некоторые из Вас подумают: «Это чистая наука, и зачем мне это знать»?  Не спешите переключаться! Это чрезвычайно интересное явление, познакомившись с которым Вы поймете сущность многих процессов, происходящих в окружающем мире и в Вас самих.

Ранее считали, что единственной формой существования микроорганизмов являются одиночные, свободно плавающие клетки. В конце ХХ века благодаря применению новых методов исследования (электронная микроскопия) определили, что основная часть микроорганизмов (более 90%) существуют не изолированно, а в форме организованных сообществ, которые получили название биопленок. Формирование биопленок отмечено у большинства бактерий в природных, клинических и промышленных условиях. В настоящее время ученые считают, что создание биопленок – основной способ выживания микроорганизмов в природе Вы неоднократно сталкивались с биопленками в повседневной жизни.

Как происходит образование биопленки?

Попадая на какую-либо поверхность, микробные клетки оценивают ее на наличие или отсутствие питательных веществ. Это явление назвали «клеточным распознаванием». И если эта поверхность им подходит, они закрепляются на ней и начинают синтезировать специальное полимерное вещество, называемое «внеклеточным матриксом». Иными словами — «строят себе дом». Матрикс пронизан системой пор и канальцев, по которым поступают питательные вещества и выводятся продукты метаболизма. Поэтому биопленку называют «городом бактерий».

Матрикс является основным фактором устойчивости биопленок. С его помощью бактерии защищаются от негативного влияния окружающей среды и от воздействия иммунной системы организма- хозяина. В матриксе содержится примерно 5–35 % бактерий

Образование биопленок и их функционирование – пример сложного социального поведения бактерий. При достижении определенной «плотности населения», микроорганизмы в сообществах способны к общению при помощи специфических сигнальных молекул. Это уникальное явление получило название «Чувство кворума» — quorum sensing (QS). «Чувством кворума» называют способность некоторых микроорганизмов к общению посредством специфических сигнальных молекул, используемых для координации действий членов сообщества. Как это происходит? Бактерии в популяции выделяют сигнальное вещество, и когда количество этого вещества достигает определенной концентрации, все клетки дружно меняют свое поведение.

Периодически часть микроорганизмов биопленки покидают родной дом и отправляются в путешествие. Найдя подходящее пристанище, они создают новые микробные сообщества. При этом они сохраняют приобретенные ранее свойства (например, антибиотикорезистентность).

Микроорганизмы в биопленках оказались способными выдерживать концентрации антибиотиков в 100 и даже в 1000 раз больше терапевтических дозировок, подавляющих одиночные бактериальные клетки. Матрикс биопленки может связывать, не пропускать или инактивировать антибиотики.

Поэтому одной из основных проблем практической медицины становится лечение инфекционных болезней, вызванных антибиотикорезистентными возбудителями, ассоциированными в биопленки. А их сейчас 65-80 %.  Биопленки формируются на катетерах (сердечных, внутривенных, мочевыводящих), искусственных клапанах сердца (являясь основной причиной инфекционных эндокардитов), искусственных суставах, контактных линзах. Они препятствуют нормальному иммунному ответу организма-хозяина, приводят к затяжному течению болезни и неэффективности антибактериальной терапии.

Что же делать, если антибиотики уже не справляются? Ученые пошли по пути блокировки бактериальных коммуникаций в биопленках. Уже получено много соединений, способных блокировать на различных стадиях бактериальное общение. Их назвали «антикворумными препаратами». Может быть, они придут на смену антибиотикам. Но пока эффективность этих препаратов подтверждена только в лабораторных условиях. И по самым оптимистичным прогнозам, их масштабное применение — вопрос двух ближайших десятилетий. Но мне почему-то кажется, что и с этой проблемой микробы в конце концов справятся. Недаром великий Пастер говорил, что последнее слово всегда будет за микробами.

И поэтому мы советуем Вам укреплять свой иммунитет и принимать живые пробиотики «Симбитер», которые помогут Вам противостоять инфекциям.