Заказать звонок

Почта

konfermed2020@bk.ru

Жизнь и приключения биопленок

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.

биопленка

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

  1. Бактериальные биопленки — это поверхность с добавленным сообществом бактериальных клеток.
  2. Бактериальные биопленки есть в любой водной среде. Сюда входят реки, ванны, океан, в том числе и на зубах.
  3. Формирование биопленки включает в себя ряд процессов, и начинается с момента, когда несколько бактерий селятся на поверхности.
  4. Формирование биопленки требует большого количества бактерий и может включать в себя различные типы бактерий, которые работают вместе.
  5. Как бактерии узнают, есть ли поблизости достаточное количество клеток, и как они координируют процесс формирования биопленки?
  6. Бактерии оснащены молекулярными системами сигнализации, которые используются в процессе, называемом чувством кворума.
  7. Количество сигналов, которые бактерия получает, зависит от того, сколько других клеток имеется в этот момент.
  8. Если имеется достаточное количество клеток, частота сигнализации может достигать порога, который вызывает изменения в регуляции генов.
  9. Это приводит к реорганизации клеточного оборудования для целей формирования биопленки.
  10. Бактерии сейчас производят тонкие внеклеточные волокна под названием «пили», которые используются для прикрепления к субстрату и друг к другу.
  11. Бактерии также используют «пили» для регулировки своего положения, этот процесс называется перистальтикой насмешки (подвижная моторика).
  12. Далее бактерии выделяют слизь из клеток, состоящую из матричных белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.
  13. Эта слизь или матрица цементирует бактерии, обеспечивая поддержку и защиту от внешних стрессов.
  14. В результате чего биопленка-это сложная структура колоний, полимеры и каналы, дома для взаимодействия сообщества бактерий.
  15. C течением времени, количество питательных веществ и кислорода в биопленке могут истощаться, и биопленка может начать деградировать.
  16. Клетки верхних слоев могут отделиться от биопленки, увлекаемые течением.
  17. 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:
  1. СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней»
  2. 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.

Продолжение следует…
 
 

Оставьте заявку