Биоплёнки: механизмы выживания клинически значимых микроорганизмов

Хотя биоплёнки впервые описал Антони ван Левенгук, теория, объясняющая процесс образования биоплёнки, была разработана лишь в 1978 году. В настоящее время известно, что биоплёнки универсальны: они встречаются в водных и промышленных водных системах, а также во многих средах и на медицинских изделиях, имеющих значение для общественного здоровья. Благодаря таким методам, как сканирующая электронная микроскопия, а в последние годы и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, исследователи биоплёнок пришли к пониманию, что биоплёнки — это не бесструктурные однородные отложения клеток и накопленной слизи, а сложные сообщества клеток, связанных с поверхностью и заключённых в полимерный матрикс, содержащий открытые водные каналы. Дальнейшие исследования показали, что фенотип биоплёнки можно описывать через гены, экспрессируемые клетками, связанными с биоплёнкой. Микроорганизмы, растущие в биоплёнке, обладают высокой устойчивостью к антимикробным препаратам благодаря одному или нескольким механизмам. Показано, что микроорганизмы биоплёнок связаны с рядом заболеваний человека, таких как эндокардит нативных клапанов и муковисцидоз, а также колонизируют широкий спектр медицинских изделий. Хотя эпидемиологические данные указывают на биоплёнки как на источник нескольких инфекционных заболеваний, точные механизмы, с помощью которых микроорганизмы биоплёнок вызывают болезнь, изучены недостаточно. Отделение клеток или клеточных агрегатов, продукция эндотоксина, повышенная устойчивость к иммунной системе хозяина и создание ниши для формирования резистентных микроорганизмов — всё это процессы биоплёнки, которые могут запускать развитие заболевания. Эффективные стратегии профилактики и контроля биоплёнок на медицинских изделиях должны учитывать уникальную и стойкую природу биоплёнок. Современные стратегии вмешательства направлены на предотвращение первоначальной колонизации изделия, минимизацию прикрепления микробных клеток к изделию, проникновение в матрикс биоплёнки и уничтожение связанных с ней клеток либо удаление изделия у пациента. В будущем лечение может основываться на ингибировании генов, участвующих в прикреплении клеток и образовании биоплёнки.