TVORBA BIOFILMŮ U MIKROORGANISMŮ

Eva Bohadlová Eva Fabínyová 10.11.2015

OBSAH

Biofilm

EPS

Struktura biofilmu

Tvorba biofilmu

Quorum-sensing

Patogeneze

Zástupci patogenních MO

Pozitivní vliv

BIOFILM

Biofilmy jsou přisedlá

společenství mikroorganismů

na pevném podkladu

Buňky biofilmu jsou s

povrchem navzájem mezi

sebou ireversibilně spojeny

extracelulárními polymerními

látkami (EPS) které tvoří až 85

% celkové hmoty biofilmu

EPS

Zložení: - polysacharidy(exopolysacharidy), proteiny, fosfolipidy, NK

Exopolysacharidy: - vysokomolekulární látky, složené z monosacharidů a necukerné složky, kt. jsou specifické pro jednotlivé MO - N-acetyl-heparosan ( Escherichia coli) - Dextran ( Lactobacillus hilgardii)

Poskytuje ochranu před antimikrobiálními látkami, UV zářením, změnou pH, osmotickým šokem a dehydratací

Umožnuje zachytit živiny

Zabraňuje přistupu biocidu, toxinu, težkych kovu

STRUKTURA BIOFILMU

Složité struktury s kanálky, připomínají tkáně vyšších organismů

Tvoří cirkulační systém. Proudění vody těmito kanály zajišťuje přísun

živin, kyslíku a výměnu metabolických produktů

Umožňují buněčnou komunikaci prostřednictvím nízkomolekulárních

látek

TVORBA BIOFILMU

Obecně lze tvorbu biofilmu rozdělit do tří kroků:

1. adheze buněk na povrch

2. akumulace a maturace

3. fáze disperze

1. adheze buněk na povrch :

Různé mechanismy prvotního kontaktu bakterií s povrchem: difuze, pasivní

transport, aktivní pohyb pomocí bičíků

Důležitá role: povrchový náboj buněk (zeta potenciál) a hydrofobicita

povrchu buňky i povrchu, ke kterému adheruje

Platí - se ↓hydrofobicitou pevného povrchu nebo povrchu bakterií se

schopnost adheze ↓

- se ↓zeta potenciálem se schopnost adheze ↑

Většina bakterií má při neutrálním pH záporný zeta potenciál

Povrchová hydrofobicita různých bakterií souvisí s přítomností proteinů a

lipidů na povrchu buněk

2. akumulace a maturace :

Aktivují se geny, které produkují polysacharidy a polymery

Snižuje se nebo úplně ustává produkce bičíků

Dochází k množení bakterií a jejich vzájemné agregaci

Díky zvýšené produkci EPS a vzniku mikrokolonií dochází k maturaci (dozrávání) biofilmu

3. fáze disperze:

Buňky jsou uvolňovány zpět do prostředí a kolonizují další povrchy

Pokud mluvíme o disperzii, tak se jedná o aktivní nebo pasivní proces aktivní: je fyziologicky regulován, k takovému stavu může dojít, pokud buňky nemají dostatek živin pasivní: buňky jsou uvolňovány chemickým vlivem proudu tekutiny

QUORUM-SENSING

Proces, který zprostředkovává koordinované chování skupiny

Umožňuje komunikaci

Napomáhá přizpůsobovat se životním podmínkám prostředí

Umožněn produkcí a rozpoznáním malých signálních molekul –

autoinduktory

Souvisí s hustotou populace, se ↑populační hustotou roste i

koncentrace autoinduktorů

QUORUM-SENSING

PATOGENEZE

Infekce plic při cystické fibróze (Pseudomonas aeruginosa)

Zánět středního ucha

Zánět žlučových cest (G− střevní tyčinky)

Periondotitida (zánět podpůrných tkání zubů)

Endokarditida (zánět srdečních chlopní)

Keratitida (zánět rohovky)

Tvoří se na umělých implantátech, katétrech

BIOFILMY NA LÉKAŘSKÝCH IMPLANTÁTECH

Tab. Příklady některých infekcí způsobených biofilmem asociovaným s implantátem

POTRAVINÁŘSKÝ PRŮMYSL

Uvolněné MO z biofilmu mohou kontaminovat přímo potraviny nebo

suroviny k jejich výrobě, nebo mohou být unášeny médiem (voda, mléko,

šťávy) a tím vytvářet zdroj kontaminace na dalších površích

ZÁSTUPCI PATOGENNÍCH MO TVOŘÍCÍ BIOFILM

Pseudomonas aeruginosa

- Odpadní vody, půda, střeva obratlovců

- Často v nemocnicích – kontaminace katétrů, infuzních roztoků a dýchacích přístrojů

- Infekci vyvolává jen při snížené odolnosti organismu

Listeria monocytogenes

- Potraviny (sýry, ryby, maso, vejce)

- Listerióza

- U lidí se sníženou imunitou,

- Příčinou potratů

- Vysoká mortalita

Staphylococus aureus

Escherichia coli

Bacillus subtilis

Obr.: Biofilm Stahylococus aureus na skle (A) a na nerezavějící oceli (B)

POZITIVNÍ VLIV

Úspěšně využívány při degradaci toxických látek

Čištění odpadních vod

Potravinařský průmysl ( zrání sýru)

ZDROJE

https://en.wikipedia.org/wiki/Biofilm

https://is.muni.cz/th/222992/prif_b/Bakalarska_prace_Peroutkova.pdf

http://digilib.k.utb.cz/bitstream/handle/10563/17318/hrubanov%C3%A1_2011_bp.pdf?sequence=1

http://biomikro.vscht.cz/cz/research/groups/rokoska/projects.php#ch3

http://www.wikiskripta.eu/index.php/Biofilm

http://is.muni.cz/th/175480/prif_b/Bakalarska_prace1.pdf

http://haccp.webnode.cz/sledovani-urovne-hygieny-v-potravinarskych-provozech/