Найти тему
Борис Тахохов

Биоплёнка. Как живут микроорганизмы?

Биопленка - город бактерий
Биопленка - город бактерий

Биопленка – совокупность микроорганизмов разных видов, прикрепленных к твердой поверхности посредством выделяемого ими полимерного матрикса.

Чувство кворума (Quorum Sensing) — это способность бактерий общаться и координировать своё поведение за счёт секреции молекулярных сигналов. QS («язык бактерий») состоит из низкомолекулярных сигнальных молекул - аутоиндукторов («слов») и рецепторных белков, с которыми они связываются

Механизм образование биопленки
Механизм образование биопленки

Каждому веществу соответствует рецептор, реагирующий на наличие «своего» вещества в среде и в конечном итоге регулирующий работу генов. В случае успешного взаимодействия сигнала с рецептором концентрация сигнальных молекул стремительно нарастает. Популяция действует согласованно только тогда, когда собирается кворум.

Например, Vibrio fischeri не светится, пока плотность популяции микробов остается низкой.

95-99% микроорганизмов в природных местах обитания существуют в виде биопленок. В природе бактерии, как правило, существуют в виде сложных сообществ, состоящих из представителей разных видов.

Например, сообщества микроорганизмов, развивающееся в очистных сооружениях сточных вод. Образование биопленок на оборудовании зачастую приводит к контаминации сред нежелательной микрофлорой, низкой эффективности биотехнологических систем, коррозии и порче оборудования.

В организме человека представители нормальной микрофлоры образуют биопленки на поверхности различных органов и тканей.

Например, очень хорошо изучены зубные биопленки. Они защищают организм от вторжения и развития сторонней и патогенной микрофлоры.

Бактерии, обитающие в биопленках отличаются от планктонных форм. Например, они становятся труднодоступными для атаки факторов иммунной системы человека и большинства антибиотиков. Предполагают, что такая устойчивость может быть обусловлена разными механизмами:

  • затруднением или неспособностью антибиотиков проникать вглубь матрикса;
  • связыванием и инактивацией антибиотика полимерами или белками матрикса
  • замедленной скоростью деления бактерий в биопленках;
  • наличием в биопленках метаболически неактивных клеток, нечувствительных к антибиотикам.

Несмотря на то, что структура сигнальных молекул у некоторых бактерий до сих пор не ясна, механизм бактериальной коммуникации уже известен. Путем синтеза de novo и из природных материалов получено огромное количество соединений, способных блокировать бактериальное общение на самых разных стадиях. «Антикворумные» препараты многими рассматриваются как альтернатива антибиотикам, как новое поколение лекарств будущего.

Наука
7 млн интересуются