BIOFILM

1. BIOFILM

2. 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

3. Cateteri vascolari Protesi dentarie Protesi ortopediche

4. catetere pacemaker Biofilm di Staphylococcus epidermidis

5. FORMAZIONE DEI BIOFILM

6. 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

7. ATTACCO DEI BATTERI ALLE PROTEINE DELL’OSPITE • Fibrinogeno • Fibronectina • Vitronectina • Fattore Von Willebrand • Albumina

8. 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. friedrich.goetz@uni-tuebingen.de • 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

9. 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)

10. 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

11. Comunità planctonica Comunità sessile PROCESSO DI FORMAZIONE DEL BIOFILM NEI BATTERI GRAM NEGATIVI

13. 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

14. Quorum sensing nei Gram positivi Gram Negativi Gram Positivi AUTOIDUTTORI

17. 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

18. 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

19. Osservazione della formazione del biofilm del ceppo di S. epidermidis DSM 3269 tramite test qualitativo di adesione al tubo di vetro

20. SVILUPPO DI BIOFILM IN CAMERA A FLUSSO