Biofilms BacterianosRelación con patologías Otorrinolaringológicas.

Recopilación y Actualización

Dra. Glenda S. M. Carchiolo

Las bacterias existen en la naturaleza bajo dos formas o estados.• Bacterias Planctónicas.• Bacterias Biofilms.Se postula que el 99% de todas las células bacterianas existen en calidad de biofilms y tan solo 1% en estado planctónico( de libre flotación).Sin embargo la mayoría de las infecciones humanas continúa basada en el estudio de las minoritarias bacterias planctónicas.

Las bacterias han crecido en biofilms

durante millones de años, como parte de

una estrategia exitosa para colonizar el

planeta y la mayoría de los seres vivos.

Nosotros sólo hemos reconocido esta forma

de vida de las bacterias en las últimas dos

décadas.

No se restringe a un microorganismo específico.

Depende de las condiciones ambientales adecuadas una misma bacteria puede crecer como biofilm o en forma planctónica.biofilms en cualquier ambiente

liquido.(entorno ideal para fijación en superficie y crecimiento)

La adhesión a una superficie húmeda sea inerte o viviente es de carácter irreversible.

Definición de Biofilms.

Es una comunidad microbiana sésil,

caracterizada por células que están

adheridas irreversiblemente a un

substrato o interfase unas con otras

encerradas en una matriz de sustancias

poliméricas extracelulares que ellas

han producido.

Composición • Agua 97%.• Células bacterianas 15 a 20%.• Exopolisacáridos (EPS) componente fundamental

producido por las propias bacterias.• Elementos de lisis bacteriana.• En menos cantidad: Sustancias polimétricas

extracelulares (SPE) compuestas por proteínas ácidos nucleicos y polisacáridos.

• Material no bacteriano: cristales de sales minerales partículas de corrosión y/o sedimento o componentes sanguíneos según el medio donde se desarrolla el biofilms.

• Los EPS pueden tener carga neutra o carga poli aniónica según el exopolisacárido ,que le permite interactuar con diferentes antimicrobianos ,sin capacidad de actuar sobre las bacterias.

Arquitectura del biofilms• No es sólida.• Las bacterias biofilms viven en torreones celulares

en forma tridimensional.• Torreones compuestos por micro colonias de

diferentes células bacterianas aeróbicas y anaeróbicas.

• Envueltos por exopolisacáridos.• Separadas unas de otras por espacios

intersticiales huecos (canales de agua), que permiten el flujo de líquido, nutrientes y oxígeno y remoción de desechos.

• La formación y estructura del biofilms depende del sustrato al que se unen.

Estructura del biofilm bacteriano Microscopía electrónica

Etapas de formación del biofilms bacteriano

Se divide en 3 etapas:

ADHESIÓN.

FORMACIÓN O CRECIMIENTO.

SEPARACIÓN O DESPRENDIMIENTO

ADHESIÓN

ABSORCIÓN REVERSIBLE

ADHESIÓN IRREVERSIBLE

FILMS CONDICIONANATES

PRPIEDAD FCO QCA DE SUPERFICIE

SUPERFICIES ÁSPERAS

ABUNDANTE SUMINISTRODE NUTRIENTES

FORMACIÓN O CRECIMIENTO

DIVISIÓN DE CÉLULAS HIJAS

FORMACIÓN DE MICROCOLONIAS

ELAVORACIÓN DE EXOPOLISACÁRIDOSMATRÍZ DEL FILM

BACTERIANO

SEPARACIÓN O DESPRENDIMIENTO

LIBERACIÓN AISLADA O CONGLOMERADO DE BACTERIAS

COLONIZACIÓN DE NUEVAS SUPERFICIES

CERRANDO EL PROCESO DE FORMACIÓN Y DESARROLLO DEL BIOFILMS.

EROSIÓN ODESLIZAMIENTO

SEPARACIÓN

ABRASIÓN

Etapas de formación de un biofilms

QUORUM SENSINGAuto Inducción

La unión de microorganismos a una

superficie y ulterior formación de un biofilms,

las bacterias necesitan asegurarse de

que están en contacto y lo realizan por

medio de señales químicas, pequeñas

moléculas mensajeras que le permiten

comunicarse unas con otras denominado

“quorum sensing.”

SENTIR LA PRESENCIA DE MICROORGANISMOS VECINOS

DETERMINAR LA DENSIDAD DE LA POBLACIÓNEXISTENTE

RESPONDER A EVENTUALES CONDICIONES CAMBIANTES

LOS GERMENES QUE UTILIZAN QUORUM SENSING ELAVORAN Y SECRETAN MOLÉCULAS SEÑALIZADORAS ,LLAMADOS “AUTO INDUCTORES” .

LAS PRINCIPALES MOLÉCULAS UTILIZADAS SON:

BACTERIAS GRAM - : ACIL HOMOSERINA - LACTONAS.

BACTERIAS GRAM + :OLIGOPEPTIDOS MODIFICADOS.

Biofilms e Infecciones Humanas.Las infecciones durante el siglo pasado eran causadas por bacterias dotadas de mecanismos patogénicos específicos: difteria, TBC, cólera etc.En la actualidad han sido desplazadas del primer plano por microorganismos ubicuos, capaces de producir infecciones crónicas, que responde pobremente a los antibióticos, y no pueden prevenirse por la

inmunización.

“Biofilms Bacterianos”

Gradualmente se está evidenciando que los

biofilms poseerían un papel importante en

patologías otorrinolaringológicas, tales

como:

Otitis Media Crónica.

Amigdalitis crónica.

Rinosinusitis crónica.

Colesteatoma.

Infecciones asociadas a dispositivos.

Otitis media crónica.

Comportamiento de patógenos no claro.

Los cultivo a menudo no muestran Desarrollo.

Terapia ATB con escaso o nulo efecto en Resolución.

Duración de la patología con frecuencia es prolongado

Hall Stodley y col: Detectaron presencia de biofilms en 92% de muestras de MOM examinadas con microsc. Electrónica. De 26 niños con OME Y OMR.Chole y col : Encontraron biofilms en el interior de criptas en 11 de 15 amígdalas Infectadas.Cryer y col: Fueron los primeros en informar presencia de biofilms en pacientes intervenidos quirúrgicamente en las RSC y que continuaban presentando síntomas. Ramadan: Mediante estudio de 30 pacientes con RSC detectó que 24 (80%) de los 30 pacientes presentaban evidencias de biofilms.

RESISTENCIA BACTERIANA

Resistentes a los mecanismos de

defensa por el huésped por su

complejidad y tamaño.

Resistencia a los ATB, siendo capaces

de sobrevivir a concentraciones miles de

veces mayor respecto a B. Planctónicas.

Hipótesis de resistencia ATB en bacterias

Biofilms.

Pentración lenta o incompleta del ATB al

biofilms.

Causas metabolicas.

Cambios genéticos.

Formación de esporas.

Estrategias terapéuticas futuras.

El reconocimiento de que el biofilms es

responsable de un grupo significativo de

enfermedades crónicas posibilita la

búsqueda de enfoques novedosos para el

tratamiento y la prevención de las mismas.

Inhibición de adhesión mediante alteración de superficie. Agentes quelantesXilitol.( Alcohol natural de azúcar).Terapias que rompan la estructura del biofilms.Ez. Que disuelvan los polímeros de la matriz.Reacciones Qcas. Que bloqueen la síntesis de

la matriz.Análogos de proteínas y péptidos que

interfieran en Quorum sensing.(deriv. De la furanona)

A pesar de lo mucho que hemos aprendido

sobre los biofilms bactrianos en los últimos

años ,todavía es necesario definir con

precisión su rol en las patologías crónicas.

Solo en ese momento se podrá determinar

cuales son los requerimientos genéticos y

los mecanismos de regulación de dicho

proceso.

FÍN.