FORMAZIONE E DIFFUSIONE DI BIOFILM
Lo crescita del biofilm è ben strutturata e durante il suo sviluppo si verificano segnalazioni intercellulari e intracellulare. Un gruppo di geni/proteine è sovra-e-sottostimolato per consentire l’attaccamento alle cellule ospiti (la creazione del legame chimico con le cellule ospiti).
Il biofilm può formarsi entro 24 ore dalla creazione del legame chimico.
Si individuano cinque fasi principali nella la formazione e nella diffusione dei biofilm (vedi figura 2). Dopo la fase di attacco, i batteri inizieranno a formare un monostrato e produrranno uno strato di matrice polimerica protettivo. Nell’ultima fase, alcune cellule o parti del biofilm maturo si distaccano e si disperdono nell’ambiente di nuovo come cellule planctoniche.
Dando così il via ad un nuovo ciclo di formazione di biofilm in altre parti del corpo (Guzmán-Soto et al., 2021).
Figure 1: Rappresentazione schematica della formazione di biofilm di singole specie batteriche su una superficie piana (AHV International, basato su Guzmán-Soto et al., 2021)
BIOFILM E IL SISTEMA IMMUNITARIO DELL’OSPITE
In poche parole, la formazione del biofilm è una strategia di sopravvivenza, un meccanismo di difesa dei batteri. È estremamente difficile disgregare il biofilm utilizzando gli strumenti comunemente conosciuti se il sistema immunitario dell’animale non è in grado di rilevare e fagocitare i batteri all’interno di un biofilm (Prakash et al., 2003).
Infezione Iniziale
I batteri invadono l’ospite causando l’infezione e formano una struttura extracellulare: il biofilm
Periodo dormiente
Il biofilm “protegge” i batteri al suo interno poiché è impenetrabile agli antibiotici e alle cellule immunitarie
Infezione cronica
Dopo aver raggiunto una popolazione sufficiente, i batteri nel biofilm si ripresentano nello stato planctonico e causano infezioni ricorrenti
Questo ci porta alla conclusione che il sistema immunitario degli animali è attivato solo da batteri planctonici e non da batteri nascosti all’interno del biofilm. In situazioni di particolare stress, il sistema immunitario dell’animale verrà inibito, con il rischio che i batteri del biofilm diventino planctonici, il che porterà a nuove prove per l’animale. (vedi figura 3.)
Figura 3: ricorrenza di infezioni croniche dovute all’inibizione immunitaria in combinazione con la formazione di biofilm
Problemi cronici di formazione di biofilm possono essere osservati: nelle vacche da latte;
Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis ed Escherichia coli (M.B. Melchior et al, 2006,)
Swine: Streptococcus Suis (Yang Wang et al., 2018. Clostridium perfringens (A. (Charlebois et al 2014). Avian Escherichia coli (APEC) (Kushal Grakh et al 2022).
Per mantenere una situazione della mandria sana, è necessario prevenire la formazione di biofilm.
IL BIOFILM IN RELAZIONE ALLA SVILUPPO DELLA RESISTENZA ANTIMICROBICA (AMR)
A causa della densa matrice polimerica dei biofilm, la penetrazione degli antibiotici sarà limitata, con il risultato che si formerà un gradiente al di sotto del livello critico battericida, con un conseguente sviluppo più rapido della resistenza microbica. Philip S. Stewart, et al 2002 / Niels Høiby et al 2009. Queste concentrazioni sub-inibitorie di molti antibiotici sono in grado di aumentare la formazione di biofilm da parte degli agenti patogeni (Kaplan 2011). Pertanto, circa l’80% delle infezioni microbiche croniche e ricorrenti nel corpo sono dovute al biofilm batterico. Le cellule microbiche all’interno dei biofilm hanno mostrato una resistenza agli antibiotici 10-1000 volte maggiore rispetto alle cellule planctoniche (Abranches J 2011).
