BIOFILM
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BIOFILM. BIOFILM. Il termine biofilm è usato per descrivere una comunità microbica protetta da matrici polimeriche autoprodotte e aderenti ad una superficie. Dispositivi medici impiantabili. Tessuti dell’ospite. Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari

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Presentation Transcript


Biofilm

BIOFILM


Biofilm

BIOFILM

Il termine biofilm è usato per descrivere unacomunitàmicrobica protetta damatrici polimericheautoprodotte e aderenti ad una

superficie

Dispositivi medici impiantabili

Tessuti

dell’ospite

  • Lenti a contatto

  • Valvole cardiache

  • Protesi ortopediche

  • Cateteri vascolari

  • Impianti dentali


Biofilm

Cateteri vascolari

Protesi dentarie

Protesi ortopediche


Biofilm

catetere

pacemaker

Biofilm di Staphylococcus epidermidis


Biofilm

FORMAZIONE DEI BIOFILM


Biofilm

Tipo e natura

del dispositivo

Proteine

di superficie

del batterio

  • Trattato o non con

    rivestimento idrofilo o idrofobo

  • Presenza di microfratture e microcavità

L’ adesione dei batteri

alla superficie dipende:

Proteine

dell’ospite


Biofilm

ATTACCO DEI BATTERI

ALLE PROTEINE DELL’OSPITE

  • Fibrinogeno

  • Fibronectina

  • Vitronectina

  • Fattore Von Willebrand

  • Albumina


Biofilm

  • 1: Mol Microbiol. 2002 Mar;43(6):1367-78. Links

    • Staphylococcus and biofilms.

    • Götz F.

    • Department of Microbial Genetics, Universität Tübingen, Waldhäuser Str. 70/8, D-72076 Tübingen, Germany. [email protected]

    • The genetic and molecular basis of biofilm formation in staphylococci is multifaceted. The ability to form a biofilm affords at least two properties: the adherence of cells to a surface and accumulation to form multilayered cell clusters. A trademark is the production of the slime substance PIA, a polysaccharide composed of beta-1,6-linked N-acetylglucosamines with partly deacetylated residues, in which the cells are embedded and protected against the host's immune defence and antibiotic treatment. Mutations in the corresponding biosynthesis genes (ica operon) lead to a pleiotropic phenotype; the cells are biofilm and haemagglutination negative, less virulent and less adhesive on hydrophilic surfaces. ica expression is modulated by various environmental conditions, appears to be controlled by SigB and can be turned on and off by insertion sequence (IS) elements. A number of biofilm-negative mutants have been isolated in which polysaccharide intercellular adhesin (PIA) production appears to be unaffected. Two of the characterized mutants are affected in the major autolysin (atlE) and in D-alanine esterification of teichoic acids (dltA). Proteins have been identified that are also involved in biofilm formation, such as the accumulation-associated protein (AAP), the clumping factor A (ClfA), the staphylococcal surface protein (SSP1) and the biofilm-associated protein (Bap). Concepts for the prevention of obstinate polymer-associated infections include the search for new anti-infectives active in biofilms and new biocompatible materials that complicate biofilm formation and the development of vaccines.

  • SSP1 – SSP2

  • CflA – CflB

  • AAP

  • BAP

  • Bhp

J Infect Dis. 2003 Sep 1;188(5):706-18. 2003

  • AtlE

PROTEINE DI SUPERFICIE DEL BATTERIO

  • PIA

  • (polisaccaride intercellulare adhesin)

  • Acidi teicoici


Biofilm

Proteine di superficie di S.aureus

Adesine proteiche della famigliaMSCRAMM (Microbial Surface Components Recognizing Adhesive Matrix Molecules)

Proteina legante il Fibrinogeno

Proteina legante laFibronectina (FnBPA – FnBPB)

Proteina legante il Collagene (Cna)

Fattori agglutinanti (CflA – CflB)


Biofilm

Omoglicano lineare di 130 residui di

N-acetilglucosammina con legami ß 1,6

Il 20% sono deacetilati e caricati positivamente

Polisaccaride I

80%

Polisaccaride II

20%

Ceppi PIA positivi

Resistenti all’azione

del sistema di difesa dell’ospite

PIA

Residui di N-acetilglucosammina deacetilati esteri fosforici e succinici

Slime

Ceppi PIA negativi

Sensibili all’azione

del sistema di difesa dell’ospite

  • Protegge il biofilm dal sistema di difesa dell’ospite

  • Adesina intercellulare


Biofilm

Comunità planctonica

Comunità sessile

PROCESSO DI FORMAZIONE

DEL BIOFILM NEI BATTERI GRAM NEGATIVI


Biofilm

Il processo è regolato dal Quorum Sensing

QUORUM

  • Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica, una molecola dà il segnale per lo sviluppo del biofilm

  • Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare l’equilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza


Biofilm

Quorum sensing

nei Gram positivi

Gram Negativi

Gram Positivi

AUTOIDUTTORI


Biofilm

BIOFILM E ANTIBIOTICI

Ibatteri, sotto forma di biofilm, sono 10-1000 volte più resistenti al trattamento antibiotico rispetto al fenotipo planctonico.

Gli antibiotici attualmente disponibili agiscono contro il fenotipo planctonico della cellula batterica e non contro il biofilm.

OBIETTIVO DA PERSEGUIRE

NUOVI AGENTI ANTIBATTERICI ATTIVI ANCHE SUI BIOFILM


Biofilm

Crescita lenta per

cambiamenti

chimico-fisici

nel biofilm

Crescita lenta

per riduzione

di nutrienti

Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico

Barriera meccanica

Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa

  • Cellule superificiali

  • Cellule intermedie

  • Cellule più profonde

Protette dallo SLIME

Crescita rallentata

Esprimono un fenotipo biofilm specifico

MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI ANTIBIOTICI


Biofilm

Osservazione della formazione del biofilm

del ceppo di S. epidermidis DSM 3269 tramite

test qualitativo di adesione al tubo di vetro


Biofilm

SVILUPPO DI BIOFILM

IN CAMERA A FLUSSO


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