Biofilme Flashcards
Biofilme
Um biofilme pode ser caracterizado por agregados de microrganismos (isolados ou em associação com fungos, algas e protozoários) aderentes a uma superfície que contém nutrientes (proteínas, lípidos, hidratos de carbono e minerais). Logo, é um complexo ecossistema microbiano envolto numa matriz de polímeros orgânicos aderentes a uma superfície
Dentro da comunidade de um biofilme, as bactérias são capazes de compartilhar nutrientes e são protegidos de fatores danosos do ambiente, como a dissecação, os antibióticos e o sistema imune corporal. A proximidade estreita entre os microrganismos dentro do biofilme também pode ter a vantagem de facilitar a transmissão de informação genética por conjunção, por exemplo.
Formação do biofilme
Para a formação de um biofilme, é necessário: uma superfície, microrganismos, água e alguns nutrientes
Inclui cinco etapas:
1. Adesão
2. Formação da matriz
3. Desenvolvimento de micro-colónias
4. Maturação
5. Dispersão do biofilme
Formação de Biofilme — Adesão
- Interações não específicas (propriedades físico-químicas)
» Interações hidrofóbicas, eletroestáticas e forças de Van de Waals - Interações específicas
» Formação da matrix (EPS), perda de mobilidade, produção e ancoragem de estruturas de adesão como as fímbrias
Força de aderência
Depende:
- Da estirpe bacteriana
- Do material
- Da idade do biofilme
- Da natureza do agente de limpeza e desinfeção
Qualquer contacto ou fluxo de líquidos pelos biofilmes leva à separação de algumas células microbianas, mas é extremamente difícil a separação da sua totalidade das superfícies inertes
Formação de Biofilme — Crescimento/Maturação
- EPS fortalecem a adesão à superfície
- Interações entre diferentes populações de microrganismos
Formação de Biofilme — Dispersão
- Modificação da superfície de adesão
- Degradação da matrix/exopolissacarídeos
- Dispersão de células metabolicamente ativas
Dinâmica do biofilme
Os microrganismos nas comunidades de biofilme evitam crescer em monocamadas (já que essas ficariam superlotadas e os nutrientes não seriam disponíveis na parte mais profunda e resíduos tóxicos se acumulariam). Eles se organizam formando estruturas em forma de pilares com canais entre eles através dos quais a água pode introduzir nutriente e retirar resíduos. Isso constitui um sistema circulatório primitivo. Microrganismos individuais e agregados de limo eventualmente deixam o biofilme e se movem para um novo local, para onde o biofilme vai se estender.
Os microrganismos nos biofilmes podem trabalhar em cooperação para desenvolver tarefas complexas. Os microrganismos no sistema digestório dos ruminantes estão localizados essencialmente em comunidades de biofilme. Os biofilmes também são elementos essenciais para o funcionamento adequado dos sistemas de tratamento de resíduos. Contudo, eles podem ser um problema em canos e tubulações, onde a sua acumulação impede a circulação.
Normalmente, os que realizam anaerobiose ficam no interior do agregado, enquanto que os que realizam aerobiose ficam na superfície
Biofilme e a comunicação intercelular
O Sistema de Perceção de Quorum (Quorum sensing) permite que as células bacterianas comuniquem entre si, através da produção de moléculas sinalizadores sinalizadoras, denominadas de auto-indutores (AI), em resposta ás variações da densidade populacional. As moléculas de sinal das bactérias gram-negativas são N-acil-homoserina lactonas, enquanto as produzidas por gram -positivas são péptidos auto-indutores, universal: AI-2 (gram+ e gram-)
Tipos de Auto-indutores
- Em muitas espécies, o AHL difunde-se livremente através da membrana plasmática. Assim, a uma densidade celular baixa, o gradiente de difusão favorece o movimento de AHL do citoplasma para fora da célula
- Quando a população de células aumenta, o gradiente de difusão é revertido de modo que o movimento de AHL para dentro da célula é favorecido
- Como o influxo de AHL depende da densidade celular é possível que as células individuais avaliem a densidade populacional
- Quando o AHL atinge um nível limiar dentro da célula, induz a expressão da genes-alvo que regulam um série de funções, dependendo do microrganismo
Fatores que influenciam a estrutura e formação de biofilmes
- Microrganismo » espécie (estirpe), EPS da matriz, virulência/mobilidade, sistema de QS
- Superfície » carga, rugosidade, hidrofobicidade, espalhamento das células
- Micro-ambiente » condições hidrodinâmicas, concentração e disponibilidade de nutrientes, bioreações, presença de iões metálicos, valor de pH, temperatura, atmosfera no interior e exterior do agregado
As diferentes propriedades físico-químicas, estrutura, o sistema de comunicação intercelular, estado fisiológico, capacidade de resistência contribuem para o enorme impacto do biofilme na clínica
Fatores que influenciam a estrutura e formação de biofilmes — o DNA extracelular
- O DNA extracelular (eDNA) é constituído por biopolímeros de ácidos nucleicos extracelulares, críticos para a integridade da matriz do biofilme, estabiliza as cargas, fornecendo rigidez estrutural e protege a matriz das respostas de defesa do hospedeiro
- Os metabolitos secundários e o RNA encontrados na matriz do biofilme estão ligados à manutenção de nutrientes, limpeza, expressão de genes e a boa condição do biofilme
Prevenção e Erradicação de Biofilmes
Prevenção
- Antibiotic prophylaxis
- Targeting of surface molecules
- Targeting c-di-GMP signalling
Enfraquecer:
- Inhiition of efflux pumps
- Degradation of extracellular matrix
- Targeting of extracellular and intracellular signalling molecules
Disruption:
- Mechanical disruption
- Biological disruption with enzymes
- Targeting of extracellular and intracellular signalling molecules
Killing:
- PK/PD-guided antibiotic treatment
- Targeting subpopulations with different classes of antibiotics
- Targeting of the bacterial membrane
Infeções associadas aos Cuidados de Saúde (IACS)
- Infeção adquirida pelos doentes em consequência dos cuidados e procedimentos de saúde a qual não estava presente ou em incubação no momento da admissão
- Pode, em simultâneo, afetar os profissionais durante o exercício da sua atividade (Direção Geral de Saúde)
- A sua ocorrência é observada 48h após a admissão do doente ou após a alta
- No caso dos doentes cirúrgicos, uma infeção é considerada IACS até 3 meses depois da cirurgia, ou até um ano no caso de operações aos ossos ou articulações
Embora algumas IACS possam ser tratadas com facilidade, outras podem afetar mais gravemente a saúde do doente, aumentando a sua permanência no hospital e as despesas hospitalares. As IACS, por si só, causam mais mortes na Europa do que qualquer outra doença infeciosa sob vigilãncia no ECDC
Infeções Associadas aos Cuidados de Saúde — As vias associadas
- Infeção provocada pela própria microbiota do paciente
- Transmissão direta ao paciente
- Transmissão indireta de paciente para paciente
- Transmissão através do profissional de saúde infetados e colonizados com potenciais agentes patogénicos
- Transmissão do meio ambiente
Fatores Promotores do Desenvolvimento das IACS — Pacientes Imunodeprimidos
- Doença primária (ex: cancro, diabetes não controlada, transplantados)
- Extremos de idade (idosos e crianças mais afetadas)
- uso intensivo de antibióticos (alteração da microbiota normal)
