2025. július 6., vasárnap
Mi az a biofilm
1. A biofilm meghatározása
Alapvetően a biofilm a következő:
„Egy ülepítő mikrobiális közösség, amelyet a sejtek jellemeznek, amelyek visszafordíthatatlanul egy felülethez vagy egymáshoz kapcsolódnak, EPS mátrixba ágyazva, és megváltozott fenotípust mutatnak a növekedési sebesség és a géntranszkripció szempontjából.”
— Costerton et al., 1995
Az EPS mátrix—főként polisacharidokból, fehérjékből és nukleinsavakból áll—védőgátként és szerkezeti vázként működik, így a biofilmek rendkívül ellenállóak a külső stresszekkel szemben.
2. Mikrobiális összetétel
A biofilmek nem egy fajból álló kolóniák. A legtöbb esetben többfajta társulásokat tartalmaznak, amelyek magukban foglalják:
- Baktériumok (pl. Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus)
- Gombák (pl. Candida albicans)
- Algák
- Egysejtűek
Ezek a szervezetek kémiai jelzésekkel (kvórum érzékelés) kommunikálnak és koordinálják viselkedésüket a túlélés és alkalmazkodás érdekében.
3. A biofilm életciklusa
A biofilm kialakulása egy dinamikus folyamat, amely több szakaszon zajlik:
Tapadás: A szabadon lebegő (planktonikus) mikroorganizmusok gyengén tapadnak a felülethez.
Mikrokolónia: A sejtek EPS-t termelnek és szilárdan rögzülnek a felülethez.
Korai biofilm: Első növekedési szakasz egy érett kolónia számára
Érettség: A biofilm összetettsége és vastagsága nő, csatornákat képezve a tápanyag- és hulladékváltás számára.
Diszperzió: A sejtek vagy klaszterek leválnak és visszatérnek a planktonikus állapotba, hogy új felületeket kolónizáljanak.
Minden szakaszt a környezeti feltételek és a mikrobiális kommunikáció szabályoz.
4. Hol alakul ki a biofilm
A biofilmek gyakorlatilag bármilyen felületen kialakulhatnak, amely:
Nedves
Tápanyagban gazdag
Idővel ki van téve
Gyakori példák:
Fogak (fogászati plakk)
Orvosi implantátumok (katéterek, protézisek)
Ipari csövek
Vízszűrő membránok
Természetes felületek (kövek a folyókban, növényi gyökerek)
5. Miért fontosak a biofilmek
A biofilmek többet jelentenek, mint egy kellemetlenség—jelentős hatással vannak a különböző szektorra:
Orvostudomány
A biofilmmel összefüggő fertőzések híresen nehezen kezelhetők és gyakran visszatérnek.
Ipar
A biofilmek korróziót, dugulást és szennyeződést okoznak a vízrendszerekben és a gyártó berendezésekben.
Művelés
Hatással vannak a öntözési hatékonyságra és a növények egészségére.
Környezet
Befolyásolják a tápanyagciklust és a szennyeződések lebontását vízi rendszerekben.
Antibiotikumokkal, fertőtlenítőszerekkel és fizikai stresszel szembeni ellenállásuk különösen problematikussá teszi őket.
Kulcsfontosságú tények
A biofilmek akár 1,000-szer ellenállóbbak lehetnek az antibiotikumokkal szemben, mint a planktonikus baktériumok.
Az EPS mátrix a biofilm teljes szerves szénjének 50–90%-át képezheti.
A biofilmek a NIH szerint a krónikus fertőzések ~80%-áért felelősek.
Hivatkozások
Costerton, J. W., Lewandowski, Z., Caldwell, D. E., Korber, D. R., & Lappin-Scott, H. M. (1995).
Mikrobiális biofilmek. Éves Mikrobiológiai Felülvizsgálat, 49(1), 711–745.
https://doi.org/10.1146/annurev.mi.49.100195.003431Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., & Stoodley, P. (2004).
Baktérium biofilmek: A természetes környezettől a fertőző betegségekig. Természettudományi Felülvizsgálatok Mikrobiológia, 2(2), 95–108.
https://doi.org/10.1038/nrmicro821Flemming, H.-C., & Wingender, J. (2010).
A biofilm mátrix. Természettudományi Felülvizsgálatok Mikrobiológia, 8(9), 623–633.
https://doi.org/10.1038/nrmicro2415Donlan, R. M., & Costerton, J. W. (2002).
Biofilmek: A klinikailag releváns mikroorganizmusok túlélési mechanizmusai. Klinikai Mikrobiológiai Felülvizsgálatok, 15(2), 167–193.
https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.167-193.2002NIH (Országos Egészségügyi Intézet). (2002).
Kutatás a mikrobiális biofilmekről. NIH Kiadás Száma 02–4902.
Archív forrásHoiby, N., Bjarnsholt, T., Givskov, M., Molin, S., & Ciofu, O. (2010).
Antibiotikum-rezisztencia baktérium biofilmekben. Nemzetközi Antimikrobiális Szerek Folyóirata, 35(4), 322–332.
https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2009.12.011Branda, S. S., Vik, Å., Friedman, L., & Kolter, R. (2005).
Biofilmek: A mátrix újraértelmezve. Trendek a Mikrobiológiában, 13(1), 20–26.
https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.11.006O'Toole, G., Kaplan, H. B., & Kolter, R. (2000).
Biofilm képződés mint mikrobiális fejlődés. Éves Mikrobiológiai Felülvizsgálat, 54, 49–79.
https://doi.org/10.1146/annurev.micro.54.1.49Fux, C. A., Costerton, J. W., Stewart, P. S., & Stoodley, P. (2005).
Fertőző biofilmek túlélési stratégiái. Trendek a Mikrobiológiában, 13(1), 34–40.
https://doi.org/10.1016/j.tim.2004.11.010Stoodley, P., Sauer, K., Davies, D. G., & Costerton, J. W. (2002).
Biofilmek mint összetett, differenciált közösségek. Éves Mikrobiológiai Felülvizsgálat, 56, 187–209.
https://doi.org/10.1146/annurev.micro.56.012302.160705
