Biofilmy mogą być tworzone przez mikroorganizmy z różnych powodów, na przykład aby chronić się przed szkodliwymi dla nich czynnikami środowiskowymi, czy też w ramach odpowiedzi na niektóre substancje odżywcze. Przybierają one formę śliskich powierzchni zdolnych do pokrycia wielu różnorodnych materiałów.

Kiedy biofilm powstaje na aparaturze medycznej, może stanowić zagrożenie dla pacjentów. Powstawanie biofilmów na instalacji przemysłowej, stosowanej na przykład do produkcji żywności, stwarza możliwość zainfekowania produktu.

Jak tworzy się biofilm? Materiałem konstrukcyjnym tej struktury są zewnątrzkomórkowe polimery wytwarzane przez bakterie takie jak E. coli czy E. feacalis. Mają one zdolność adhezji, czyli łączenia z wilgotnymi powierzchniami stałymi, na przykład ze stalą czy tworzywami sztucznymi. Dzięki swojej zwartej strukturze biofilm bakteryjny jest trudny do usunięcia. Ta jego cecha sprawia, że zmagania z biofilmami pochłaniają uwagę naukowców z całego świata.

Wyniki badań pracowników MIT (Massachusetts Institute of Technology) sugerują nową formę ochrony przed biofilmami – mucyny, czyli białka zawarte w śluzie. Dowiedziono że są one w stanie uwięzić bakterie, co powstrzymuje je przed zlepianiem się ze sobą nawzajem, a bez tego powstanie biofilmu jest niemożliwe.

W organizmach zwierzęcych, w tym także u ludzi, śluz można znaleźć na większości mokrych powierzchni ciała, na przykład w przewodzie pokarmowym czy płucach. Do tej pory uważano, że śluz pełni pewną rolę w ochronie organizmu przed infekcjami, ale dokładny sposób w jaki wypełnia swoją powinność nie był znany.

Żeby spenetrować warstwę śluzu, bakterie muszą łączyć się ze sobą i tworzyć większe klastry, które są dużo trudniejsze do usunięcia przez układ odpornościowy. Naukowcy z MIT przeprowadzili eksperyment, w którym bakterie Pseudomonas aeruginosa hodowano w medium z dodatkiem rozpuszczalnych mucyn. Okazało się, że we wzbogaconym o mucyny medium, nie były one w stanie uformować takich klastrów. Skutek eksperymentu można opisać jako pojedyncze mobilne komórki bakterii poruszające się w kleistej mieszaninie. Spowodowało to, że utraciły one swoją zjadliwość i stały się niegroźne. Badania wskazują na aktywny udział śluzu w ochronie organizmu przez infekcjami i dementują pogląd, jakoby było on jedyne lepką substancją przywierającą do wszystkiego co tylko znajdzie się w pobliżu.

Należy zwrócić uwagę, że w przeciwieństwie na przykład do antybiotyków, mucyny nie zabijają bakterii, a jedynie sprawiają że nie stanowią zagrożenia. Specyfika tego mechanizmu powoduje, że bakterie nie są zdolne do wytworzenia odporności na działanie śluzu. Mechanizm ten oszczędza również dobroczynne bakterie zamieszkujące błony śluzowe.

Być może dzięki wynikom uzyskanym przez naukowców z MIT w przyszłości możliwe będzie wykorzystanie śluzu (bądź też samych mucyn) w medycynie i biotechnologii do sprawowania kontroli nad niepożądanymi biofilmami, na przykład poprzez powlekanie nim elementów aparatury medycznej.

Tomasz Domagała

Źródło: http://web.mit.edu/