Что такое бактериальная биопленка?

Бактериальные биопленки представляют собой структурированные скопления бактерий, прикрепленных к абиотической или биотической поверхности (например, к раневому ложу, суставному эндопротезу или тканям зуба) и/или друг к другу. Биопленка погружена во внеклеточный полимерный матрикс, состоящий из ДНК, белков и полисахаридов. Этот матрикс обеспечивает защиту бактерий от фагоцитоза клетками иммунной системы хозяина и действия антибиотиков, а также создает каркас, обеспечивающий рост микроорганизмов и межклеточную коммуникацию.

 

Как формируются биопленки?

Образование бактериальных биопленок — это естественный процесс существования бактерий в условиях живого организма (in vivo). В развитии биопленки выделяют несколько ключевых стадий:

  1. Адгезия бактерий к поверхности или друг к другу: сначала обратимая, а затем необратимая.
  2. Синтез внеклеточного полимерного вещества (матрикса), формирующего среду их обитания.
  3. Пролиферация бактерий и активная продукция матрикса, компоненты которого играют важнейшую роль в межклеточной коммуникации («чувство кворума» / quorum sensing).
  4. Дисперсия (отрыв) небольших групп бактерий от зрелой биопленки при истощении питательных веществ. Высвободившиеся планктонные бактерии способны колонизировать новые участки и формировать вторичные биопленки.

Какова функция биопленки?

Биопленка служит опорной структурой для роста и жизнедеятельности микроорганизмов. Зачастую в ее составе сосуществуют несколько видов бактерий, взаимодействующих друг с другом посредством химических сигналов.

Бактерии внутри биопленки обладают выраженной резистентностью к факторам защиты макроорганизма и антибактериальной терапии: лейкоциты и антибиотики с трудом проникают через плотный внеклеточный матрикс, а при проникновении антибактериального препарата бактерии, находящиеся в метаболически малоактивном состоянии (клетки-персисторы), поглощают его значительно медленнее.

Где формируются биопленки?

Биопленки способны образовываться на множестве поверхностей человеческого тела, включая поверхность зубов (зубной налет/бляшка), ложе хронических язв и поверхностей эндопротезов суставов (при перипротезной инфекции). Они также могут формироваться в дыхательных путях при хронических патологиях легких, таких как муковисцидоз и бронхоэктатическая болезнь. Кроме того, микроорганизмы могут образовывать биопленки без жесткой фиксации к твердой поверхности, формируя взвешенные микроколонии, скрепленные белковыми связями.

Каковы клинические признаки формирования биопленки?

Инфицированная биопленкой рана характеризуется резким замедлением репаративных процессов или полным отсутствием эпителизации, а также торпидностью к стандартной антибиотикотерапии. В ране часто определяются детрит, фибринозный налет (слизеподобные отложения) и неприятный ихорозный запах. Отсутствие эффекта от антибиотиков (сохранение лихорадки, интоксикационного синдрома, болевого синдрома и признаков воспаления) также наблюдается при биопленочных инфекциях другой локализации, например, в легких или при эндопротезировании.

 

 

 

Какие бактерии входят в состав биопленки?

Видовой состав биопленки индивидуален для каждого пациента, однако наиболее распространенным патогеном в хронических ранах является Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), а в 50% случаев выявляется Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка). Идентификация микробного пейзажа осуществляется посредством бактериологического исследования мазков/биоптатов с посевом на питательные среды, методов специфического белкового анализа или флуоресцентной гибридизации in situ (FISH).

Как лечить биопленки в ранах?

При лечении крайне важно соблюдать баланс: подавить инфекционный процесс, минимизируя цитотоксическое воздействие на собственные клетки организма (в частности, фибробласты), обеспечивающие репарацию тканей. Применяется комплексный подход, включающий хирургическую обработку раны (дебридмент), применение местных антисептических средств и курсы системных антибиотиков (перорально или внутривенно).

Физические и механические методы

К физическим методам относятся:

  • Механический и хирургический дебридмент: иссечение некрозов и удаление налета с помощью пинцета, кюретки или скальпеля
  • Регулярное промывание раны стерильным изотоническим раствором или специальными антисептическими растворами
  • Личинкотерапия (маггот-терапия)
  • Ультразвуковая кавитация раны для разрушения биопленки и потенцирования действия антибиотиков

Лишь ограниченное число раневых повязок обладает прямой доказанной активностью против биопленок.

Местные средства

Для деструкции внеклеточного матрикса биопленки топически применяются:

Системная антибактериальная терапия

Также применяется этиотропная направленная антибиотикотерапия, назначенная с учетом результатов молекулярно-генетических или микробиологических исследований с определением чувствительности возбудителей.

Список литературы

  • Alhede, Maria; Alhede, Morten. The biofilm challenge. EWMA Journal, May2014; 14(1): 54–8.
  • Chronic Wound Biofilms: Pathogenesis and Potential Therapies. Laboratory Medicine [serial on the Internet]. (2015, Fall2015), [cited December 15, 2015]; 46(4): 277–84 8p. Available from: CINAHL Complete.
  • Cooper, R. A.; Bjarnsholt, T.; Alhede, M. Biofilms in wounds: a review of present knowledge. Journal of Wound Care, Nov 2014; 23(11): 570–82. PubMed
  • Percival, Steven L.; Hill, Katja E.; Williams, David W.; Hooper, Samuel J.; Thomas, Dave W.; Costerton, John W. A review of the scientific evidence for biofilms in wounds. Wound Repair and Regeneration Sep/Oct 2012; 20(5): 647–57. PubMed
  • Westgate S, Cutting K. The role of microbial biofilms in chronic and acute wounds. Nursing and Residential Care November 2011, Vol 13, No 11

Материалы на DermNet

Другие ресурсы

 

Книги по дерматологии