Biofilm a (infikovaná) nehojící se rána

MUDr. Jan Stryja, Ph.D.

EWMA Council Member

Komplexní kardiovaskulární centrum Nemocnice Podlesí, a.s., VAVIA o.p.s.

Edukační portály www.hojeniran.cz, www.merudia.cz

Definice biofilmu

• Tenká vrstva mikroorganismů na povrchu různých předmětů

• Klaban, Vladimír. Svět mikrobů. Hradec Králové : Gaudelamus, 2001

• Strukturované společenství mikroorganismů obalené vlastní mukopolysacharidovou matricí adherující k živému nebo inertnímu povrchu

• Baktérie v biofilmu mají různé funkce, na rozhraní 2 prostředí vzniká nový organismus

• NIH • Biofilmy jsou spojeny s 80% infekcí

u člověka

• CDC • Biofilmy jsou zodpovědné za

65%infekcí získaných v nemocnici

Charakteristika biofilmu

• Biofilm je dynamická, viskózně-elastická struktura • Tvar houby nebo pařezu

• Biofilm zvyšuje virulenci zastoupených baktérií • podílí se na toleranci i vzniku rezistence přítomných mikroorganismů

• Na povrchu jsou exopolysacharidy, algináty a nemnožící se bakterie • Bakteriostatická ATB bez efektu • Vytvořené protilátky mají nedostatečný efekt • Fagocytóza má nedostatečný efekt

• Uvolněné MMP zpomalují hojení rány • Častěji vzniká u imunodeficitních jedinců

Struktura biofilmu

• Závisí genotypu přítomných baktérií, na rychlosti proudění tekutiny v okolí, množství živin v médiu, složení extracelulární polymerní substance (sliz, glykokalyx)

Silný proud, málo živin

Slabý proud,

dostatek živin

Vznik biofilmu

• Adheze planktonických mikroorganismů • Bičíky, fimbrie, adheziny • Preference hydrofobních povrchů

• Změna exprese genů a fysiologie baktérií • syntéza extracelulárních polysacharidů • agregace baktérií, vznik mikrokolonií

• Syntéza tzv. extracelulární polymerní substance

• Extracelulární polysacharidy, algináty, PEL (vytváří pelikulu na povrchu biofilmu), PSL (polysacharide synthesis locus), proteázy

• Je nositelem tolerance vůči antimikrobiálním látkám (včetně chelátování antibiotik)

Co baktérie v biofilmu získá ?

• Spolupráce při získávání živin a metabolismu

• Vyšší úroveň ochrany – rezistence a tolerance vůči antimikrobiálním prostředkům

• Baktérie v biofilmu jsou 1000x odolnější vůči působení antibiotik (Schindler 2008)

• V biofilmu lepší distribuce plasmidů ATB rezistence

• Vysoká tolerance vůči desinfekčním a antiseptickým látkám (!reverzibilní charakter!)

• Vyšší virulence i patogenita

• Větší odolnost vůči imunitnímu systému

Složení biofilmu

• Heterogenní mikrokolonie • Vzájemná spolupráce a ochrana • Aerobní a anaerobní baktérie, kvasinky, améby

aj. • Gradienty metabolické aktivity

• Pomalý růst baktérií ve vnitřních částech biofilmu

• Různá dostupnost živin a kyslíku v biofilmu

• Změna exprese genů • Sdílení genů rezistence vůči antibiotikům a

antiseptikům, produkce toxinů, proteolytických enzymů a hemolyzinů

• Quorum sensing (vnímání množství) • Syntéza signálních molekul, regulace množství

biofilmu, virulence

• Enzymy štěpící matrici biofilmu – odtržení společenství a jeho rozsev do okolí

Vznik a vývoj biofilmu v čase

• Přichycení planktonických mikroorganismů

• Vznik mikrokolonií

• Formace nevyzrálého biofilmu

• Maturovaný biofilm

• Minuty

• 2-4 hodiny

• 6-12 hodin

• 2-4 dny

Diferenciální diagnostika

• Sludge • Odumřelá tkáň na povrchu rány, která kontinuálně přechází

do vitálních tkání přítomných hlouběji • Rozpad měkkých tkání působením bakteriálních proteáz • Možný zdroj biofilmu a bakteriální kontaminace rány

• Biofilm • Struktura na povrchu rány vytvořená činností mikroorganismů. • Klinický obraz

• lesknoucí se, průsvitný povlak na ráně podobný gelu, mazlavé skvrny nebo vrstvy na spodině rány, které znovu vznikají záhy po jejich mechanickém odstranění

• Byl prokázán u více než 60% nehojících se ran

James, G. A., Swogger, E., Wolcott, R., Pulcini, E. d., Secor, P., Sestrich, J., Costerton, J. W. and Stewart, P. S. (2008), Biofilms in chronic wounds. Wound Repair and Regeneration, 16: 37–44. doi: 10.1111/j.1524-475X.2007.00321.x

Klinický obraz biofilmu

Diagnostika biofilmu

• Klinicky

• Fenotypové metody • Kultivace mikroorganismů

• Obarvení biofilmu specifickým barvivem

• Kultivace na agaru s kongo červení

• Mikroskopicky • Elektronová mikroskopie

• Konfokální skenovací laserová mikroskopie

• Fluorescenční mikroskopie

• Světelná mikroskopie

• Genotypové metody • Průkaz genů pro tvorbu biofilmu

• Studium exprese genů biofilmu

• PCR

Možnosti terapie biofilmu (1)

• Kombinovaný dynamický přístup

• 1. Ostrý débridement • Častý, dostatečně agresivní

• Otevírá časově omezené terapeutické okno pro eradikaci (planktonických) baktérií a redukci biofilmu

• Devitalizovaná tkáň, měkká a rozpadající se granulační tkáň, píštěle, choboty a podminování okrajů, cizí tělesa

• Nízkofrekvenční UZ débridement

Možnosti terapie biofilmu (2)

• 2. Instilační terapie rány kontrolovaným podtlakem

• Kombinace s antiseptiky potlačujícími tvorbu

biofilmu a množení bakterií • Povrchově aktivní látky

• Betaine + Polyhexanide (PHMB) - Prontosan

• Octenilin

• Snížení bakteriální zátěže rány

• Snížení toxické zátěže rány

Možnosti terapie biofilmu (3)

• 3. Larvy a jejich trávicí sekrety

• Enzymatický debridement nekrotické

spodiny rány

• Narušení struktury biofilmu

• Širokospektrý baktericidní efekt

• Podráždění spodiny, překrvení a tvorba granulační tkáně

Možnosti terapie biofilmu (4)

• 4. Selektivní lokální baktericidní látky ve formě krytí

• krytí se stříbrem (Aquacel Ag + )

• cadexomer jodu

• antiseptická krytí s hydrofobní vazbou

Možnosti terapie biofilmu (5)

• 5. Lokální prostředky omezující tvorbu biofilmu

• Povrchově aktivní antiseptika

• Betaine + Polyhexanide (PHMB) - Prontosan • Octenilin

• Lactoferrin (váže Fe, inhibice adheze Pseudomonas

aeruginosa) • Xylitol (inhibuje tvorbu zubního plaku)

• Kyselina salicylová • Farnesol (inhibice tvorby filament) • Rostlinné produkty, gel z mastných kyselin • Sanguitec wound gel (inhibitor tvorby biofilmu)

Diskuze

• Existují důkazy o tom, že biofilm přispívá k chronické inflamaci na spodině rány

• Byla prokázána přítomnosti biofilmu u většiny nehojících se ran,

přesto

• samotná přítomnost biofilmu v nehojící se ráně není

zodpovědná za selhání reparace tkáně • faktory bakteriální invaze

Děkuji za pozornost