A PHP Error was encountered

Severity: Notice

Message: Only variable references should be returned by reference

Filename: core/Common.php

Line Number: 257

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: core/Security.php

Line Number: 188

A PHP Error was encountered

Severity: Warning

Message: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/biomagaz/cwcms_core/system/core/Exceptions.php:185)

Filename: libraries/Session.php

Line Number: 672

BIO Magazine - Βακτηριακά biofilms: ο αόρατος συγκάτοικος Δεκέμβριος 2015
Δεκέμβριος 2015 No38

BIO Interview

Βακτηριακά biofilms: ο αόρατος συγκάτοικος
Βακτηριακά biofilms: ο αόρατος συγκάτοικος

Καθημερινά φροντίζουμε την καθαριότητα του χώρου που διαβιούμε, του σώματος και του στόματός μας, των ρούχων που φοράμε. Πόσο πραγματική είναι η αίσθηση καθαριότητας που έχουμε; Τι γνωρίζουμε για τα βακτηριακά biofilms που σχηματίζονται παντού, από τα δόντια μέχρι τις σωληνώσεις και απειλούν την υγεία μας αλλά και την καταλληλότητα των τροφίμων; Απαντήσεις σε μία σειρά ερωτήσεων μας δίνει ο Δρ Γιώργος Ευθυμίου, μοριακός βιολόγος.

Θα μπορούσαμε να δώσουμε έναν ορισμό και να περιγράψουμε πιο αναλυτικά το σχηματισμό τωνbiofilms;

Τα biofilms(ή βιοϋμένια) είναι βακτηριακοί σχηματισμοί συχνά καλυμμένοι με ένα στρώμα πολυσακχαριτών που δίνει σε ένα biofilm τη γνωστή μορφή της γλίτσας. Συνήθως, σε αυτές τις δομές συμμετέχουν περισσότερα από ένα είδη βακτηρίων που επικοινωνούν, αλληλεπιδρούν και μοιράζονται θρεπτικά υλικά μεταξύ τους, με αποτέλεσμα η μικροβιακή οικολογία αυτών των σύνθετων σχηματισμών να παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον. Η μορφολογία των biofilms σε μικροσκοπική κλίμακα δεν είναι απλή, αφού τα κύτταρα των βακτηρίων συχνά σχηματίζουν ισχυρές δομές με πολλαπλά στρώματα και «πυλώνες», που σε συνδυασμό με την επικάλυψη από τους πολυσακχαρίτες, τα κάνουν ιδιαίτερα ανθεκτικά απέναντι σε χημικές ή μηχανικές επιδράσεις. Στα βακτηριακά biofilms μπορούν να συμμετέχουν και μύκητες, πρωτόζωα ή μικροφύκη, κάνοντας τη σύστασή τους ακόμα πιο πολύπλοκη και ενδιαφέρουσα.  

Ποιες επιφάνειες «αγαπούν» καιποιες συνθήκες ευνοούν το σχηματισμό τους; Πώς μας επηρεάζει η λειτουργία της δικής τους δομής;

Τα biofilms θεωρητικά μπορούν να σχηματιστούν σε οποιαδήποτε επιφάνεια, ιδιαίτερα, αν υπάρχει στο μικροπεριβάλλον νερό, θρεπτικά υλικά ή υγρασία. Για παράδειγμα, η οδοντική πλάκα είναι ένα είδος biofilm, το οποίο μάλιστα είναι τόσο ισχυρό που αψηφά τη φυσική αντιμικροβιακή δράση του σάλιου και απαιτεί τακτικό βούρτσισμα ή ακόμα και κάποιο στοματικό διάλυμα για να απομακρυνθεί και να μην επανεμφανιστεί. Ακόμα, αποτελούν σημαντικό πρόβλημα, γιατί προκαλούν ουρολοιμώξεις όταν σχηματίζονται στους καθετήρες ή οδηγούν σε άλλες λοιμώξεις όταν δημιουργούνται σε διάφορα πρόσθετα είδη, όπως καρδιακές βαλβίδες, ορθοπεδικές  λάμες, βίδες, κτλ. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, τα biofilms είναι ανθεκτικά στη δράση των αντιβιοτικών, κάνοντας την αντιμετώπιση των λοιμώξεων αυτών πολύ δύσκολη.  

Biofilms σχηματίζονται και στα τρόφιμα, οδηγώντας στη σταδιακή αλλοίωσή τους και κάνοντας τα επικίνδυνα για την υγεία των καταναλωτών. Η σε βάθος κατανόηση των βιολογικών μηχανισμών που οδηγούν στη δημιουργία τους και η ανεύρεση τρόπων αντιμετώπισής τους είναι εξαιρετικής σημασίας για τη γεωργία και τη βιομηχανία τροφίμων.

Επίσης, τέτοιοι σχηματισμοί μπορούν να δημιουργηθούν σε μεταλλικές επιφάνειες όπως σωληνώσεις, θερμαντικά ή ψυκτικά συστήματα και σε συστήματα εξόρυξης πετρελαίου και να οδηγήσουν στο μπλοκάρισμα, τη διάβρωση ή την παύση της λειτουργίας τους.

Τέλος, biofilms σχηματίζονται και στις καρίνες των πλοίων. Οι αρχικές βακτηριακές δομές προσελκύουν ανώτερους οργανισμούς, όπως φύκια και όστρακα, και σταδιακά δημιουργείται ένα ισχυρό στρώμα βιομόλυνσης (biofouling) που επιβραδύνει το πλοίο και αυξάνει το κόστος κατανάλωσης καυσίμων, κάτι εξαιρετικά δαπανηρό για τις ναυτιλιακές εταιρίες.

Πώς μπορούν να αντιμετωπιστούν;

Συνήθως, η αντιμετώπιση των biofilms γίνεται με μηχανικά ή χημικά μέσα. Σε μεγάλες επιφάνειες, όπως οι καρίνες των καραβιών ή προσβάσιμα σημεία,όπως τα δόντια, οι δομές αυτές μπορούν να απομακρυνθούν με ξύσιμο, βούρτσισμα ή μεθόδους που περιλαμβάνουν χρήση υπέρηχων. Για μη προσβάσιμες επιφάνειες, όπως το εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος ή οι διάφορες σωληνώσεις χρησιμοποιούνται φάρμακα ή απολυμαντικά υγρά, αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις οι ανθεκτικές αυτές γλίτσες απομακρύνονται δύσκολα και συχνά επανεμφανίζονται μετά από λίγο καιρό.

Στην ιατρική γίνονται εξειδικευμένες μελέτες πάνω στη συμπεριφορά και αντιμετώπιση τωνbiofilms;

Τόσο στην ιατρική όσο και στις κατασκευές,η σημασία των biofilms έχει αναγνωριστεί παγκοσμίως και πολλοί ερευνητές μελετούν τις ιδιότητές τους και ψάχνουν για νέους αποτελεσματικούς τρόπους πρόληψης ή αντιμετώπισης. Για τις ιατρικές περιπτώσεις, ο Ευρωπαϊκός Σύλλογος Κλινικής Μικροβιολογίας και Μεταδοτικών Ασθενειών (ESCMID) έχει συστήσει ειδικό γκρουπ εργασιών (ESGB) για το σκοπό αυτό.  

Υπάρχει τρόπος να αποτρέψουμε το σχηματισμό των biofilms;

Υπάρχουν, ήδη, διάφορα υλικά που αποτρέπουν ή καθυστερούν πολύ το σχηματισμό των biofilms. Για παράδειγμα, οι καρίνες των καραβιών βάφονται, συχνά, με ειδικές μπογιές με αντιμικροβιακή δράση. Επίσης, ο συχνός και συστηματικός καθαρισμός επιφανειών στη βιομηχανία τροφίμων μπορεί να αποτρέψει την ανάπτυξη παθογόνων μικροοργανισμών.

Καθώς δεν μπορούμε να αποφύγουμε το σχηματισμό τους, υπάρχει τουλάχιστον η δυνατότητα κάποιων θετικών εφαρμογών των biofilms;

Φυσικά, οι επιπτώσεις των biofilms δεν είναι μόνο αρνητικές. Για παράδειγμα, παίζουν καταλυτικό ρόλο στο βιολογικό καθαρισμό των λυμάτων. Στα συστήματα αυτά, τα υγρά λύματα περνούν μέσα από ειδικά φίλτρα επικαλυμμένα με biofilms μικροοργανισμών που αφαιρούν και διασπούν τις οργανικές ουσίες των λυμάτων. Επίσης, τέτοιες μικροβιακές δομές χρησιμοποιούνται στα MFC (MicrobialFuelCells) για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από μικρόβια. Τέλος, οι μικροβιακές κοινότητες του ανθρώπινου εντέρου αποτελούνται από εκατοντάδες διαφορετικά είδη μικροβίων και είναι εξαιρετικής σημασίας για την υγεία μας, αφού βοηθούν στην καλή πέψη των τροφών, συνθέτουν βιταμίνες και βοηθούν στην άμυνα του οργανισμού απέναντι σε παθογόνα μικρόβια.

Γιώργος Ευθυμίου, διδάκτορας βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Surrey και επιστημονικός συνεργάτης στο Τμήμα Βιολογίας του ΕΚΠΑ.

Συνέντευξη: Ρούλα Σκουρογιάννη

<< Επιστροφή στην λίστα

© BIO | info@biomagazine.gr

Powered by CreativeWorks