МИКРОБНЫЕ БИОПЛЁНКИ: Не миф, а реальность Байрамов И.

МИКРОБНЫЕ БИОПЛЁНКИ: Не миф, а реальность Байрамов И. Т.

В конце ХХ века сформировалось представление об особой форме организации микрофлоры организма человека – структурированном, взаимодействующем сообществе микроорганизмов, покрывающих поверхности кишечной стенки, других слизистых оболочек, кожи и зубов человека. По некоторым оценкам, в общей сложности в организме человека насчитывается порядка 1014 клеток микроорганизмов, организованных в подобные сообщества.

Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ, и демонстрируют изменение фенотипа, выражающееся в изменении параметров роста и экспрессии специфичных генов. Donlan Rodney M. and J. William Costerton Biofilms: Survival Mechanisms of Clinically Relevant Microorganisms Clinical Microbiology Reviews, Apr. 2002, p. 167– 193 Vol. 15, No. 2

Биоплёнка S. epidermidis

Экологические преимущества существования микроорганизмов в виде биопленки. Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация 1. 2. Защита от негативных воздействий окружающей

Схема формирования биоплёнки

Патологическое воздействие биопленок на организм человека 1) отрыв клеток или аггрегатов клеток от растущих на медицинских устройствах биопленок, и выход их в кровяное русло или мочевыводящие пути 2) синтез микроорганизмами биопленок особых эндотоксинов 3) повышенная резистентность к компонентам иммунной системы хозяина 4) появление в биопленке популяции сверхустойчивых к антимикробной терапии микроорганизмов

Заболевания связанные с деятельностью микроорганизмов в биопленках 1) Инфекции мочевыводящих путей – E. coli и др. 2) Катетер-ассоциированные инфекции – S. aureus и другие Грам+ микроорганизмы 3) Воспаление среднего уха - Haemophilus influenzae и др. 4) Пародонтит – микробные ассоциации полости рта 5) Инфекции суставных протезов – Staphylococcus 6) Инфекции протезов сердечных клапанов и электродов -Staphylococcus 7) Простатит – различные Грам+ и Грам микроорганизмы 8) Муковисцидоз – Pseudomonas aeruginosa

1 2 3 4 5 6 8 9 7 1. КТ при хроническом синусите. 2. Шунтовая инфекция ЦНС (Гр "+" кокки – черная стрелка). 3. Кератит, ассоциированный с контактными линзами. 4. Инфекция сосудистого катетера. 5. Эндокардит протезированного клапана. 6. Инфекция кардиостимулятора. 7. Инфекция протезированного сустава. 8. Инфекция мочевого катетера. 9. Инфекция внутрисосудистого стента (стент в верхней полой вене указан белой стрелкой).

10 13 16 11 14 17 12 15 18 10. Хронический отит среднего уха. 11. Инфекция кохлеарных имплантантов. 12. Ожоговые инфекции. 13. Эндокардит, связанный с электродами (вегетации обведены красным). 14. Инфицированный билиарный стент. 15. Инфекция катетера перитонеального диализа. 16. Пневмония у пациента с муковисцидозом. (Окраска по Грамму, показывающая Гр « " бактерии, покрытые альгинатным матриксом). 17. ИВЛ ассоциированная пневмония. 18. Инфекция внутригрудного имплантанта

Резистентность микроорганизмов в биопленках к антибактериальным агентам 1. Инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами биопленки 2. Замедление метаболизма и роста 3. Экспрессия возможных генов резистентности 4. Возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов

полисахаридный межклеточный адгезин

Развитие, созревание и разрушение биопленки могут регулироваться на уровне экспрессии генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул. У исследованных к настоящему времени грамположительных бактерий сигнальными молекулами являются ацил-гомосериновые лактоны, а у грамотрицательных - короткоцепочечные пептиды N-ацил-гомосериновый лактон - сигнальная молекула Гр+ кокков

Quorum sensing или эффект плотности микробных популяций

Формирование микробных биопленок P. aeruginosa in vitro 24 h

Воздействие антибактериальных препаратов на биопленку, образованную P. aeruginosa

Три лица P. aeruginosa Патоген человека Фитопатоген Почвенный микроорганизм

Схема формирования биоплёнки

Биопленка, образованная P. aeruginosa , без воздействия антибиотиков, 24 ч инкубации

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина после 2 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч инкубации

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением имипинема после 2 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина и имипинема после 2 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина после 4 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч инкубации

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением имипинема после 4 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина и имипинема после 4 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина после 6 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч инкубации

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина и имипинема после 6 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина после 8 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч инкубации

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением имипинема после 8 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

Биопленка, образованная P. aeruginosa , с добавлением кларитромицина и имипинема после 8 часов инкубации без антибиотиков, 24 ч

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!