Wir müssen die Art und Weise ändern, wie wir an Infektionen denken, sagen Wissenschaftler hinter einer neuen Studie, die zeigt, dass mikrobielle Biofilme weitaus widerstandsfähiger sind, wenn sie aus Klumpen entstehen, als wenn sie sich aus getrennten, einzelnen Zellen bilden.

Mit Hilfe von Pseudomonas aeruginosa als Beispiel, zeigen die Forscher, wie ein aggregat-seeded Biofilm outcompetes ein aus einzelnen Zellen.

Bildnachweis: CDC / Janice Haney Carr

Forscher schätzen, dass 60-80% der mikrobiellen Infektionen im Körper durch Bakterien verursacht werden, die als Biofilm anstatt als frei schwebende oder einzelne Zellen wachsen.

Biofilme sind dicht gepackte Gemeinschaften von mikrobiellen Zellen, die sich mit sezernierten Polymeren umgeben und auf Oberflächen wachsen, sowohl lebende (wie Herz- und Lungengewebe oder Haut) als auch nicht lebende (wie medizinische Geräte).

Studien zeigen, dass die Bakteriengemeinschaften in Biofilmen komplex und vielfältig sind, was dazu führt, dass sie koordiniert und kooperative Gruppen sind, analog zu mehrzelligen Organismen.

Traditionelle Infektionsmodelle gehen davon aus, dass Bakterien einzeln, als einzelne Zellen, in den Körper gelangen und erst dann Biofilme bilden.

Die neue Studie, die von der Universität Kopenhagen in Dänemark geführt und in der Zeitschrift veröffentlicht wurde MBio , Schlägt vor, dass die traditionellen Modelle überarbeitet werden sollten, um den Unterschied zwischen Biofilmen zu berücksichtigen, die aus einzelnen Zellen und Biofilmen entstehen, die aus vorgeformten Klumpen oder Aggregaten von Bakterien entstehen.

Die Forscher bemerken, wie in natürlichen Umgebungen und während der Infektion, bakterielle Zellen dazu neigen, zusammen zu aggregiert zusammen, und Biofilme können auch Aggregate als Teil des Dispergierprozesses.

"Das macht es wahrscheinlich", bemerken sie, "dass Biofilme oft von Aggregaten und Einzelzellen ausgesät werden, aber wie diese Aggregate die Biofilm-Initiation und Entwicklung beeinflussen, ist nicht bekannt."

Aggregat versus einzelliger Biofilm

Also, für ihre Studie, verglich das Team die relative Fitness von Biofilmen aus Single-Celled und Aggregate Formen von Pseudomonas aeruginosa Während der frühen entwicklung

Pseudomonas aeruginosa Ist ein Stamm von Bakterien, die weit in der Umgebung gefunden werden, die eine Infektion beim Menschen verursacht. Es kann zu schweren Infektionen bei Patienten in Krankenhäusern oder mit geschwächten Immunsystem führen. Bei gesunden Menschen verursacht es meist nur leichte Erkrankungen.

Die Forscher fanden heraus, dass die relative Fitness der beiden Formen von der Ebene der Konkurrenz für Wachstumsressourcen abhängt.

Zum Beispiel, wenn die Konkurrenz um Nährstoffe hoch ist, haben die Aggregate einen Vorteil gegenüber einzelligen Formen, weil sie sich vertikal über die Oberflächen, die sie kolonisieren und einen besseren Zugang zu Ressourcen erhalten, erweitern können.

Das Team stellt auch andere Unterschiede fest, darunter die Tatsache, dass Biofilme, die aus Aggregaten ausgesät werden, eine wesentlich stärkere Resistenz gegenüber Antibiotika und Immunantwort haben. Die Forscher folgern:

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine aggregierte Landung auf einer Oberfläche schließlich die Biofilm-Population, die aus einzelnen Zellen besteht, die um das Aggregat herum angelegt sind, dominiert und die lokale Biofilm-Entwicklung dominiert."

Der ältere Autor Thomas Bjarnsholt, Professor in Kopenhagens Costerton Biofilm Center, sagt:

"Das ist etwas, dem wir viel mehr Aufmerksamkeit beim Versuch geben müssen, Infektionen zu verhindern, zum Beispiel im Zusammenhang mit Operationen."

Er erklärt, dass wir viele Bakterien auf und in unserer Haut haben, die als Biofilm gruppiert sind. Wenn der Chirurg einen Einschnitt macht, wird der Biofilm in den Körper geschoben.

Lead-Autor Kasper Kragh, ein Postdoktorand am Costerton Biofilm Center, sagt, dass wir einen Schritt zurückgehen müssen und mit einem offenen Verstand wieder anschauen, wie Bakterien Infektionen verursachen und wie man sie bekämpft. Er stellt fest:

Antibiotika sind nicht entworfen, um Biofilm zu bekämpfen. Oft sind Antibiotika nicht ausreichend, um chronische Infektionen zu bekämpfen. Dies kann zum Teil darauf zurückzuführen sein, dass Antibiotika weitgehend entworfen sind, um einzellige Bakterien zu kämpfen, nicht Biofilm."

Inzwischen, Medical-Diag.com Vor kurzem gelernt, wie ein anderes Team von Forschern vorschlägt, dass Antibiotika-resistente Bakterien durch "brechen ihre Wände" besiegt werden können.

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