Biopelículas

Biopelícula

«Conjunto de bacterias incrustadas en una barrera densa y viscosa de azúcares y proteínas. La barrera de la biopelícula protege los microorganismos de las amenazas externas»

Fuente: Phillips PL, et al.(2010)

«son las causantes de enfermedades como la fibrosis quística, el cáncer gástrico, infecciones a la piel, caries dentales, entre otras. Además, generan más de dos mil tipos de infecciones y enfermedades de plantas, y aún no existen en el mercado productos orgánicos confiables (biocidas) para controlar la adherencia de bacterias y hongos fitopatógenos»

¿ Que es? : Biopelícula bacterianaSuperficie: AceroPeríodo: 2 mesessobre: Sistema industrial de provisión de agua¿Qué vemos?: Los grandes cuerpo ovales son diatomeas atrapadas en la biopelícula adherente.

?Microscopio Confocal

Historia

• Observó la presencia de microorganismos adheridos a superficies dentales

Van Leeuwenhoek

• En los 70 estudió los légamos microbianos en los sistemas de agua

Characklis

• Comunidades bacterianas embebidas en matriz glucoproteica unidas a superficies

Costerton y Cois

Ventajas de Biopelículas

Protección frente a fluctuaciones medioambientales:

Concentra nutrientesFacilita eliminación de desechos.

PhTemperatura Humeda

La inmensa mayoría de las bacterias puede existir dentro de Biofilms

¿ Cómo se forma?

Adhesión reversible a la superficie

Adhesión irreversible a la superficie

Biopelícula/matriz protectora viscosa

1

2

3

FASES

Adhesión reversible a la superficie

Microorganismo están en estado

Planctónico.

Mayoría, se adhiere a superficies Biopeliculas

1

Adhesión inicial : Reversible

Adhesión irreversible a la superficie 2

Quorum Sensing

• La unión de los microorganismos a una superficie y ulterior formación de un biofilm necesita que las bacterias se cercioren que han efectuado contacto. Esta interrelación vía mensajeros se denomina, Quorum Sensing . Este mecanismo beneficia a la célula.

Permitir sentir la presencia de microorganismos vecinos Determinar la densidad de la población existente Responder a eventuales condiciones cambiantesLos costos de la producción de un biofilm para una bacteria individual superan los beneficios

3 Biopelícula/matriz protectora viscosa

• Esto lo explico en las próximas 3 diapos =O.

Formación y Estructura

Grandes colonias de bacterias sésiles incrustadas en una matriz polimérica

Matriz muy hidratada, puede incorporar grandes cantidades de agua, hasta un 97%

Está formada por Exopolisacáridos (Eps)

El conjunto de polisacáridos, ácidos nucleicos y proteínas se conocen bajo el nombre de

substancias poliméricas extracelulares (SPE).

Etapas en el Ciclo Vital

Adhesión•El substrato tiene que ser adecuado para la adsorción reversible y, finalmente, la adhesión irreversible de la bacteria a la superficie•Las bacterias adheridas se encuentran conectadas a la superficie por medio de finas fibrillas poliméricas extracelulares

Crecimiento

•Comienza la división y las células hijas se extienden alrededor del sitio de unión, formando una microcolonia•Las bacterias comienzan a elaborar un exopolisacárido que constituye la matriz del biofilm

Desprendimiento

•Algunas células se liberan de la matriz para poder colonizar nuevas superficies.•Mecanismos: Separación, Erosión y Abrasión

•Penetración lenta o incompleta del antibiótico•Causas metabólicas•Cambios Genéticos•Formación de esporas

Resistencia Bacteriana• Los biofilms, revestidos con SPE y conteniendo múltiples microcolonias

bacterianas en su interior, se convierten en estructuras demasiado grandes como para ser fagocitadas.

• Hipótesis acerca de su resistencia:

Biopelículas e Infecciones

• Los biofilms han sido reconocidos progresivamente como factores importantes en la patogenia de muchas infecciones humanas persistentes

Placa dentalCariesinfección periodontalneumonía por Pseudomona en fibrosis quística

• También se ha demostrado que una variedad de dispositivos médicos implantables pueden portar biofilms, provocando infecciones asociadas, destacando la sepsis por catéteres endovenosos y arteriales.

• Constituyen, también, un problema serio en válvulas cardíacas artificiales, marcapasos y prótesis ortopédicas las cuales, una vez infectadas, generan infecciones excepcionalmente difíciles de resolver mediante antibióticos

BiopelículasInfecciones persistentes

Resistencia a antibióticos

Exopolisacárido(Aniónico)

Difusión retardada: adquisicón nuevas enzimas

Bacterias mebolicamente inactivas

PenicilinaAmpicilina

B-galactosidasaImipenemP.Aeruginosa.

Bombas de difusiónCloranfenicol. E.ColiB-lactamasa

Cambios fisiológicos, cambios fenotípicos

Población viable-exposición prolongada. Descendencia

Infecciones intrahospitalarias

• Adhesión de biopelícula en dispositivos médicos..

Biopelícula proveniente de la piel: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epiderminis, Klebsiella pneumoniae, Pseudomona aeruginosa

¿¿¿Complicaciones???

• Infecciones sistémicas• Ineficiencia Diálisis • Corrosión de metales

Enfermedades SistémicasRetardo cicatrización

heridas

Citocinas inflamatorias Neutrófilos Macrófagos-Retardo-Formación biopelícula-Inmune a In.Celular/In Humoral.

Infecciones en tracto urinario (ITU)

Cateter urinario: mantener flujo urinario.

3 semanas-total de pacientes con ITU

Microbiota del paciente + ambiente hospital + lesiones del epitelio.

¿Cateter con Antibióticos?

Representación esquemática de la biopelícula polimicrobiana formación.

Fuente:

¿Cómo protegen las biopelículas maduras a las bacterias?

Bloqueo •Impide que anticuerpos y células inflamatorias penetren la matriz

Protección Mutua

•La bacterias de diferentes especies ejercen entre sí efectos cooperativos de protección

Hibernación

•La población se vuelve metabólicamente inactiva, no les afectan los antibióticos

Tratamiento

Enfoque preventivo o cuidados de heridas basada en biopelículas.

Evita la reconstruc

ción

Reduce la carga

Estrategia: combinación de elementos

de preparación.

Bibliografía

• Phillips PL, Wolcott RD, Fletcher J, Schultz GS. Biofilms Made Easy. Wounds International 2010; 1(3): Disponible en: http://www.woundsinternational.com/made-easys/biofilms-made-easy

• Citar: http://www.centrobiotecnologia.cl/en/index.php/news-2008/200-con-exito-concluye-inmunomicro-2008