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
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.
