биопленка
На зубах, инструментах, в углах и за плинтусом, в каналах эндоскопа и на зубной щетке, на протезах…угадайте, что.
Да, это все они – вездесущие биопленки.
Неудачная дезинфекция и неэффективность чистящих и дезинфицирующих средств могут увеличить частоту заболеваний, связанных с патогенными организмы в бытовой среде.
В связи с медициной мы говорим о них не так давно, но знакомы бесконечно долго. И не только в связи с медицинской помощью.
Всеобщее внимание медицинского сообщества России было привлечено к биопленкам после изменений санитарного законодательства РФ. А именно вот этот пункт:
- 3534. В связи с тем, что бактерии на абиотических поверхностях (медицинское оборудование, мебель, инструментарий, включая эндоскопы) могут находиться в форме микробных ассоциаций – биологических пленок, дополнительно 1 раз в 6 месяцев и по эпидемическим показаниям проводят процедуры индикации и разрушения (деструкции) матрикса биопленок с последующим выявлением свободно живущих микроорганизмов.
Кто же они такие?
Биопленки — это замечательные сообщества микроорганизмов, которые формируют мир со времен ранней жизни. Только сейчас, примерно 3,5 миллиарда лет спустя, мы начинаем чтобы понять тайны их экосистемы, покрытой слизью.
Биопленки в организме человека.
Национальные институты здравоохранения подсчитали, что более 80% микробных инфекций в организме человека вызваны биопленки, многие из них создают хронические и повторяющиеся проблемы.
Инфекции, вызванные биопленками, крайне трудно поддаются лечению. Важным атрибутом биопленки является ее способность создавать тихую гавань для микроорганизмов и защищать их внутри этой гавани, что делает их устойчивыми к большинству антибиотиков. Иллюстрация демонстрирует лишь один из многих способов, которым биопленки могут оказывать влияние на наш организм.
Если вы не знакомы с термином «биопленка», но наверняка сталкивались с биопленка на регулярной основе. Зубной налет, который образуется на зубах и вызывает кариес является одним из видов бактериальной биопленки.
«Грязь», которая засоряет ваши стоки, также является биопленкой. Если вы когда-либо ходили по ручью или реке, возможно, вы поскользнулись на покрытом биопленкой камне.
Биопленка образуется, когда бактерии прилипают к поверхностям во влажной среде путем выделения слизистая, похожая на клей субстанция.
Площадки для образования биопленки включают в себя все виды поверхностей:
- натуральные материалы над и под землей,
- металлы,
- пластмассы,
- материалы для медицинских имплантатов
- и даже растительные и телесные ткани.
- Везде, где вы найдете сочетание влаги, питательных веществ и на поверхности вы, скорее всего, найдете биопленку.
Биопленочное сообщество может быть сформировано одним видом бактерий, но в природе биопленки почти всегда состоят из богатых смесей многих видов:
- бактерий,
- а также грибов,
- водорослей,
- дрожжей,
- простейших, другие микроорганизмов,
- мусора
- и продукты коррозии.
Более 500 видов бактерий были идентифицированы в типичных биопленках зубного налета. Биопленки удерживаются вместе сахаристыми молекулярными нитями, которые в совокупности называются «внеклеточными» полимерные вещества» или «EPS». Клетки продуцируют EPS и удерживаются вместе с ними нити, позволяющие им создавать сложные трехмерные, устойчивые, привязанные сообщества. Биопленки могут быть такими же тонкими, как несколько слоев клеток или толщиной в несколько дюймов, в зависимости от окружающей среды условия.
ФОРМИРОВАНИЕ
Перевод субтитров
- Бактериальные биопленки – это поверхность с добавленным сообществом бактериальных клеток.
- Бактериальные биопленки есть в любой водной среде. Сюда входят реки, ванны, океан, в том числе и на зубах.
- Формирование биопленки включает в себя ряд процессов, и начинается с момента, когда несколько бактерий селятся на поверхности.
- Формирование биопленки требует большого количества бактерий и может включать в себя различные типы бактерий, которые работают вместе.
- Как бактерии узнают, есть ли поблизости достаточное количество клеток, и как они координируют процесс формирования биопленки?
- Бактерии оснащены молекулярными системами сигнализации, которые используются в процессе, называемом чувством кворума.
- Количество сигналов, которые бактерия получает, зависит от того, сколько других клеток имеется в этот момент.
- Если имеется достаточное количество клеток, частота сигнализации может достигать порога, который вызывает изменения в регуляции генов.
- Это приводит к реорганизации клеточного оборудования для целей формирования биопленки.
- Бактерии сейчас производят тонкие внеклеточные волокна под названием “пили”, которые используются для прикрепления к субстрату и друг к другу.
- Бактерии также используют “пили” для регулировки своего положения, этот процесс называется перистальтикой насмешки (подвижная моторика).
- Далее бактерии выделяют слизь из клеток, состоящую из матричных белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.
- Эта слизь или матрица цементирует бактерии, обеспечивая поддержку и защиту от внешних стрессов.
- В результате чего биопленка-это сложная структура колоний, полимеры и каналы, дома для взаимодействия сообщества бактерий.
- C течением времени, количество питательных веществ и кислорода в биопленке могут истощаться, и биопленка может начать деградировать.
- Клетки верхних слоев могут отделиться от биопленки, увлекаемые течением.
- Эти клетки могут производить жгутики и дрейфовать в более благоприятном месте, где они сформируют новые биопленки.
В водных системах микробные клетки обнаруживаются как «планктонические» (плавающие) клетки так и «сидячие» (прикрепленные) клетки на поверхностях.
На протяжении поколений микробиологи изучали микробные клетки только в планктонном состоянии или выращенные в лабораториях как одновидовые колонии на питательных средах.
Сегодняшние антибиотики, например, были разработаны путем тестирования их эффективности на клетках в суспензии или выращенных на агаре.
Исследования последних лет показали, что бактерии преимущественно прикрепляются к различным поверхностям, и что бактериальные сообщества проявляют свойства, поведение и стратегии выживания которых намного превышают их возможности как отдельных бактерий.
Например, микробные биопленки естественным образом устойчивы к дозам антибиотиков, превышающим дозы, убивающие планктонные бактерии.
Скопления микробов были замечены задолго до того, как у людей появились инструменты для их обстоятельного изучения.
В 1684 году Энтони ван Левенгук заметил огромное скопление микроорганизмов в зубном налете и в отчете Лондонскому королевскому обществу сообщил: «Число этих animicules в налёте мужских зубов так много, что я считаю, что они превышают количество людей в мире».
Но биопленки также обладают огромным потенциалом для:
Сложность активности и поведения биопленок требует участия исследователей из многих дисциплин, таких как биохимия, инженерия, математика и микробиология. Новые сведения о тайнах биопленки ежедневно публикуются в самых разных научных и инженерных журналах.
Здоровье и организм человека
Это может стать для вас чем-то вроде шока, но около 90 % клеток в человеческом теле – это не человек!
На самом деле, человеческий организм сильно колонизирован микробами, которые сочли его подходящим местом для жизни.
В нас присутствуют сообщества микробов, живущих на всех слизистых и в пищеварительном тракте, а также на и в коже.
По большей части мы все ладим. Например зависим от некоторых микроорганизмов в кишечнике для помощи пищеварению.
Иногда, однако, микробная нагрузка вызывает инфекционные проблемы. Стоматологи теперь понимают, например, что кариес зубов – это результат бактериальной инфекции (и биопленок!).
В 1990-х годах, когда концепция биопленки была представлена медицинскому сообществу, врачи начали устанавливать связь между хроническими, слабодифференцированными инфекциями и биопленочным способом роста.
Стоматологи установили эту связь достаточно легко, так как с поверхности зубов налет может быть легко соскоблен для микроскопического исследования. Для доказательства случаев других инфекционных заболеваний потребовалось больше времени.
Когда-то считалось, что причиной язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки является стресс. Но позднее было доказано, что настоящей причиной является бактериальное сообщество Heliobacter pylori.
Циклическое обострение среднего отита — наиболее частая причина детской рецидивирующей боли в ушах — это пример типичной инфекции на основе биопленки.
Краткая информация о биопленках в медицинскомх контексте, связанных с ними проявлений и ссылок на журналы.
Здравоохранение
В период с 1980 по 1992 год смертность от инфекционных заболеваний увеличилась на 58% (на 39% после корректировки возраста); основными источниками были ВИЧ-инфекция и СПИД, респираторные заболевания (главным образом пневмония) и инфекция кровотока.
Инфекционные заболевания по-прежнему широко эндемичны и поддерживают большой резервуар агентов, которые могут быстро и широко распространяться. Инфекционные заболевания остаются основной причиной смерти во всем мире.
Например в США каждый в год примерно 25% обращений к врачу связаны с инфекционными заболеваниями, с прямыми и косвенными затратами, оцениваемыми более чем в 120 миллиардов долларов.
Недавние исследования предполагают, что биопленки являются резервуарами для патогенных организмов и источником вспышек заболеваний.
Заболевания, при которых биопленки играют значительную роль:
- бактериальный эндокардит (инфекция внутренней поверхности сердца и его клапанов),
- муковисцидоз (хроническое заболевание, приводящее к повышенной восприимчивости к серьезной инфекции легких),
- болезнь легионеров (острая респираторная инфекция, возникающая в результате аспирации скоплений биопленок легионнелл, отделенных от систем отопления/охлаждения и распределения воздуха и воды),
- отит среднего уха…
Биопленки также могут быть ответственны за широкий спектр внутрибольничных инфекций.
Источниками инфекций, связанных с биопленкой, могут быть:
- поверхности катетеров,
- медицинские имплантаты,
- раневые повязки
- другие виды медицинских устройств.
Биопленки с удовольствием колонизируют многие бытовые поверхности, в том числе:
- унитазы,
- раковины,
- столешницы,
- доски на кухне
- поверхности в ванной.
5 стадий развития биопленки:
1. Первичное прикрепление. Микроорганизмы прикрепляются к поверхности.
2. Окончательное прикрепление. Бактерии начинаю выделять внеклеточные полимеры, которые обеспечивают прочное прилипание.
3. Созревание. Бактерии накапливают внеклеточный матрикс, который удерживает вместе всю колонию и начинают делиться.
4. Рост и образование зрелой биопленки. Биопленка изменяет размер, форму и использует внеклеточный матрикс как защиту от внешнего воздействия.
5. Дисперсия. В результате деления от биопленки отделяются бактериальные клетки, прикрепляются к поверхности и образуют новую колонию.
Наиболее распространенной причиной образования биопленки на эндоскопах является задержка окончательной очистки и/или неспособность выполнить надлежащую предварительную очистку в месте использования (у постели больного) сразу после процедуры.
Крайне важно, чтобы окончательная очистка началась как можно скорее после процедуры. А все начинается с предварительной очистки. 2-х кратная очистка в режиме обработки эндоскопов подчеркивает важную роль биологических загрязнений, биопленок в работе эндоскопа.
Образование биопленки также может происходить на эндоскопах во время хранения. Очень важно, чтобы эндоскопы были тщательно очищены, продезинфицированы и высушены перед помещением в шкаф для хранения. В эндоскопах, которые не полностью высохли и все еще сохраняют остаточную влагу, могут образовываться биопленка.
Также было много дискуссий относительно максимального времени хранения, в течение которого эндоскопы могут безопасно храниться до того, как потребуется повторная обработка. По этому вопросу были проведены исследования, однако окончательного ответа на этот вопрос не было, и рекомендуется, чтобы каждый объект провел оценку риска для определения максимального срока хранения.
Хотя цель состоит в том, чтобы исключить образование биопленки, она неизбежно будет образовываться на эндоскопах, это неизбежно из-за скорости, с которой образуется биопленка.
Биопленка может начать формироваться всего за 30 секунд и может прилипать к таким гладким поверхностям, как полированная нержавеющая сталь.
Производство эндоскопов, Olympus подтвердило исследования, которые показывают, что между окончанием процедуры и началом повторной обработки должно пройти не более одного часа.
Биологические пленки упоминаются во многих научных и медицинских статьях, публикациях и докладах о микробиологии, биологической химии, биотехнологии и экологии.
Также они могут быть упомянуты в руководствах:
- по очистке воды,
- стерилизации медицинских инструментов
- обработки пищевых продуктов.
Биологические пленки могут быть также упомянуты в правилах и инструкциях по уборке и дезинфекции помещений для предотвращения распространения инфекций.
Документы санитарного законодательства , который необходимо учитывать и применять при работе с биопленкам:
- СанПиН 3.3686-21 “Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней”
- Методы индикации биологических плёнок микроорганизмов на абиотических объектах МР 4.2.0161— 19\
II. Методы и этапы индикации биологических плёнок
2.1. К методам и этапам индикации биологических плёнок относятся:
– визуальная индикация мест локализации биоплёнок с помощью каталазного экспресс-теста (первый этап);
Каталазный экспресс-тестприменяется для экспресс-индикации мест возможного биологического загрязнения, в том числе для определения мест последующего применения ферментного теста…
– разрушение экзополисахаридного матрикса биоплёнки специальными ферментными индикаторами с последующим отбором и микробиологическим исследованием проб смывов (третий этап).
Тесты применяются в зависимости от конкретных поставленных задач.
2.2. Каталазный экспресс-тест обнаружения бактериальной контаминации абиотических поверхностей, в том числе в состоянии биоплёнок, основан на реакции индикатора на основе пероксида водорода с
каталазой – ферментом системы антиоксидантной защиты бактериальной клетки.
3534. В связи с тем, что бактерии на абиотических поверхностях (медицинское оборудование, мебель, инструментарий, включая эндоскопы) могут находиться в форме микробных ассоциаций – биологических пленок, дополнительно 1 раз в 6 месяцев и по эпидемическим показаниям проводят процедуры индикации и разрушения (деструкции) матрикса биопленок с последующим выявлением свободноживущих микроорганизмов.
Вебинар по биопленкам состоялся 17.08.2023
Ссылка на просмотр записи выступления эпидемиолога, б-ца 40, СПб, на канале Дзен https://dzen.ru/rudeyko
Статья интерактивная.
