NASTANEK IN ŠIRJENJE BIOFILMA
Razvoj biofilma je dobro organiziran ter med njegovim razvojem poteka medcelična in znotrajcelična signalizacija. Skupine genov/proteinov so navzgor in navzdol regulirane za pritrditev bakterij na gostiteljske celice. Biofilm se lahko začne tvoriti v 24 urah po pritrditvi. Obstaja pet glavnih korakov za nastanek in širjenje biofilma (glej sliko 2). Po fazi pritrditve bodo bakterije začele tvoriti (mono)plast in proizvajati polimerno matrično plast za zaščito. V zadnji fazi se nekatere celice ali deli zrelega biofilma začnejo odvajati in se tako ponovno razpršijo v okolje kot planktonske celice. Na ta način lahko te plantkonske celice začnejo z novim ciklom nastajanja biofilma drugje v organizmu (Guzmán-Soto et al., 2021).
Slika 1: Shematski prikaz tvorbe biofilma posamezne bakterijske vrste na trdni površini (AHV International, na podlagi Guzmán-Soto et al., 2021)
BIOFILMI IN IMUNSKI SISTEM GOSTITELJA
Skratka, tvorba biofilma je strategija preživetja ali obrambni mehanizem bakterij. Zelo težko je izkoreniniti biofilm z uporabo razpoložljivih različnih splošno znanih/uporabljanih inštrumentov, medtem ko imunski sistem živali ne more zaznati in fagocitozirati bakterij v biofilmu (Prakash et al., 2003).
Initial infection
Bakterije vdrejo v gostitelja in povzročijo okužbo ter tvorijo zunajcelično strukturo – biofilm.
Dormant period
Biofilm »ščiti« bakterije, ki so v njegovi notranjosti, saj je ta neprepusten za antibiotike in imunske celice.
Chronic infection
Ko dosežejo zadostno populacijo, se bakterije v biofilmu ponovno pojavijo v planktonskem stanju in povzročijo ponavljajoče se okužbe.
Figure 2:
To pomeni, da delovanje imunskega sistema živali sprožijo le planktonske bakterije oziroma celice in ne bakterije, ki so skrite v biofilmu. V situacijah, ki vključujejo vse vrste stresorjev je imunski sistem živali oslabljen. Takrat obstaja tveganje, da bodo bakterije iz biofilma izšle kot planktonske in tako povzročile nove izzive (glej sliko 2).
Figure 3: Recurrence of chronic infections by immune suppression in combination with biofilm formation
Pri kravah molznicah je mogoče opaziti kronično nastajanje biofilma; Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis in Escherichia coli (M.B. Melchior et al., 2006). Prašiči: Streptococcus Suis (Yang Wang et al., 2018). Clostridium perfringens (A. (Charlebois et al. 2014). Avian Escherichia coli (APEC) (Kushal Grakh et al. 2022). Za ohranjanje zdravja živali, je potrebno preprečiti nastajanje biofilma.
BIOFILM V POVEZAVI Z RAZVOJEM PROTIMIKROBNE ODPORNOSTI (AMR):
Zaradi gostega polimernega matriksa biofilmov bo prodiranje antibiotikov omejeno, zaradi česar se bo oblikoval gradient pod baktericidno kritično ravnjo, kar povzroči hitrejši razvoj odpornosti mikroorganizmov (Philip S. Stewart et al., 2002 / Niels Høiby et al., 2009). Te subinhibitorne koncentracije številnih antibiotikov lahko povečajo tvorbo biofilmov s strani patogenov (Kaplan, 2011). Zato je približno 80 % kroničnih in ponavljajočih se mikrobnih okužb v telesu posledica bakterijskih biofilmov. Izkazalo se je, da so mikrobne celice v biofilmih 10–1000-krat bolj odporne na antibiotike kot planktonske celice (Abranches J., 2011).
