Биопленки: механизмы выживания клинически значимых микроорганизмов

Хотя биопленки впервые были описаны Антонием ван Левенгуком, теория, описывающая процесс образования биопленок, не была разработана до 1978 года. В настоящее время известно, что биопленки повсеместны: они встречаются в водных и промышленных водных системах, а также во многих средах и на медицинских приборах, имеющих значение для общественного здравоохранения. С помощью таких инструментов, как растровый электронный микроскоп и, более недавно, конфокальный лазерный сканирующий микроскоп, исследователи биопленок установили, что биопленки не являются неструктурированными однородными отложениями клеток и накопленного слизи, а представляют собой сложные сообщества прикрепленных к поверхности клеток, заключенных в полимерную матрицу с открытыми водными каналами. Дальнейшие исследования показали, что фенотип биопленки можно описать с точки зрения генов, экспрессируемых клетками, ассоциированными с биопленкой. Микроорганизмы, растущие в биопленке, обладают высокой устойчивостью к антимикробным препаратам за счёт одного или нескольких механизмов. Показана связь микроорганизмов в биопленках с несколькими заболеваниями человека, такими как эндокардит собственного клапана и муковисцидоз, а также их колонизация различных медицинских устройств. Хотя эпидемиологические данные указывают на биопленки как на источник ряда инфекционных заболеваний, точные механизмы, с помощью которых микроорганизмы в биопленках вызывают заболевания, плохо изучены. Отслоение клеток или агрегатов клеток, продукция эндотоксина, повышенная устойчивость к иммунной системе хозяина и предоставление ниши для генерации резистентных организмов — все эти процессы биопленок могут инициировать развитие заболевания. Эффективные стратегии предотвращения или контроля биопленок на медицинских устройствах должны учитывать их уникальную и упорную природу. Текущие стратегии вмешательства направлены на предотвращение начальной колонизации устройств, минимизацию прикрепления микробных клеток к устройству, проникновение в матрицу биопленки и уничтожение ассоциированных клеток либо удаление устройства из организма пациента. В будущем лечение может основываться на ингибировании генов, участвующих в прикреплении клеток и образовании биопленок.