Obsługiwane formy płatności

Dowiedz się więcej o jak płacić w sklepie

zobacz

Wysyłka

Sprawdź koszty wysyłki i czas realizacji Twojego zamówienia

zobacz

obowiązek dot. RODO

zobacz

Newsletter

Podaj swój adres e-mail, jeżeli chcesz otrzymywać informacje o nowościach i promocjach.

Wersje językowe

Biofilmy bakteryjne, a choroby przewlekłe

Wielu pacjentów cierpi z powodu nawracających chorób infekcyjnych. Do niedawna medycyna nie znała odpowiedzi dlaczego tak się dzieje – jednak ostatnie lata przyniosły przełom w myśleniu o mikroorganizmach. Myśląc o bakteriach, najczęściej wyobrażamy je sobie jako pojedyncze komórki, czyli formy planktonowe(1), łatwo wykrywalne przez układ odpornościowy. Większość bakterii chorobotwórczych w organizmie człowieka formuje jednak osiadłe społeczności zwane biofilmami, utrudniające ich eradykację.

Biofilmy można opisać jako stworzone przez bakterie mikrobiologiczne twierdze, pokryte śluzem, w których uwięzione są jony metali. Rosną w środowisku wodnym i zazwyczaj przylegają ściśle do powierzchni. Biofilmy bakteryjne i grzybicze (2) są przyczyną nawrotów u pacjentów cierpiących na trudne do wyleczenia infekcje. Według NIH (National Health Institute, USA) ponad 80 procent ludzkich zakażeń bakteryjnych jest związanych z biofilmem(3).

Tworzenie biofilmu to formowanie kolonii, w której komórki bakteryjne są mniej podatne na środki przeciwdrobnoustrojowe i niszczenie przez mechanizmy efektorowe układu odpornościowego gospodarza. Aby utworzyć biofilm, bakterie najpierw przywierają do powierzchni, a następnie wytwarzają matrycę polisacharydową, która jak gąbka gromadzi wapń, magnez, żelazo, a także metale ciężkie i inne minerały(4). Taka struktura umożliwia patogenom przetrwanie w nieprzyjaznych warunkach środowiska, a także kolonizację nowych nisz.

W medycynie od niedawna funkcjonuje pojęcie choroby związanej z biofilmem(5). Początkowo rozpoznawano ją głównie w chirurgii. Biofilmy są dobrze znanym problemem związanym z zabiegami endoskopowymi, przeszczepami naczyniowymi, implantami medycznymi, protezami dentystycznymi i ciężkimi ranami skórnymi. Formują się one nie tylko na implantach, stentach kardiologicznych i innych endoprotezach medycznych, ale także zasiedlają jamy ciała-nosową i gardłową, zatoki, oskrzela, przewód pokarmowy.

Różnorodność zakażeń związanych z biofilmem sprawia, że ten niedoceniany jeszcze i nie do końca zrozumiany problem dotyczy wszelkich dziedzin medycyny. Biofilm zapewnia mikroorganizmom wysoką tolerancję na konwencjonalne środki przeciwbakteryjne (6). Wiadomo, że niewielki procent komórek przetrwałych rozwijających się w biofilmie jest wysoce odporny na antybiotyki i może brać udział w wywoływaniu nawrotów zakażeń.

W strukturach biofilmu jeden lub więcej rodzajów bakterii lub grzybów dzieli się składnikami odżywczymi i wymienia DNA, ulegając nieustannym zmianom, aby ukryć się przed naszym układem odpornościowym. Zasadniczą cechą biofilmów jest tworzenie pozakomórkowej matrycy polisacharydowej, która pomaga zapewnić ochronę przed antybiotykami i enzymami oraz wspiera wytwarzanie mikrośrodowiska dla metabolicznej interakcji populacji. Biofilm wymaga mniej tlenu i mniej składników odżywczych, ma także inne pH zewnętrzne i inne wewnętrzne(7), dlatego skutecznie przeciwdziała penetracji antybiotyków. Ponadto biofilm tworzy fizyczną barierę, która powstrzymuje większość komórek odpornościowych przed wykryciem patogennych bakterii.

Obecny model zwalczania zakażeń zakłada, że ostre infekcje wywołane są przez bakterie planktonowe, które antybiotykooporność rozwinąć mogą poprzez mutacje genetyczne. Znaczna większość bakterii jest jednak ukryta w biofilmach, których mechanizm antybiotykoodporności jest wieloczynnikowy i obejmuje czynniki fizyczne, chemiczne i genetyczne. Testy antybiotykoodporności przeprowadzane są na planktonowych formach bakterii, więc nie zawsze pokrywają się z rzeczywistą wrażliwością szczepów bakteryjnych kolonizujących biofilm. Leczenie chorób związanych z biofilmami za pomocą antybiotyków jest zatem bardzo trudne. Na przykład u pacjentów cierpiących na choroby zapalne jelit początkowo antybiotyki zaczynają działać, po czym następuje efekt nawrotu, gdy objawy ponownie się nasilają, na skutek narastającej antybiotykooporności mającej źródło w biofilmie(2).

Przewód pokarmowy jest idealnym środowiskiem dla bakterii, grzybów i powiązanych biofilmów ze względu na jego dużą powierzchnię i stały dopływ składników odżywczych (2). Nabłonek jelita jest wyścielony lepkim, sprężystym śluzem, pełniącym funkcję ochronną. Zaburzenia produkcji tego śluzu współistniejące z mikrouszkodzeniami i stanem zapalnym sprzyjają przyleganiu biofilmu w miejscu uszkodzenia(8). Dzieje się tak między innymi u osób z Zespołem Rozrostu Bakteryjnego w jelicie cienkim (SIBO), z zapalnymi chorobami jelit (IBD), a także z chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak choroba Leśniowskiego-Crohna.

Podobne mechanizmy towarzyszą nawracającym zapaleniom ucha, zapaleniom zatok czy przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc. Mikrouszkodzenia błon śluzowych, nieprawidłowe struktury nabłonka, takie jak polipy, ułatwiają przyczepianie (adhezję) bakterii do powierzchni i rozpoczęcia budowy biofilmu, poprzez mocowanie go do zmienionych chorobowo miejsc.

Biofilmy są trudne do zdiagnozowania, gdyż tworzące je bakterie ukryte są w matrycy. Dlatego wymazy i posiewy często okazują się negatywne. Próbki kału zazwyczaj nie zawierają bakterii biofilmu, mimo ich obecności w jelicie. Po drugie, próbki biofilmu w przewodzie pokarmowym są trudne do uzyskania. Procedura wymagałaby inwazyjnego endoskopu i wiedzy o tym, gdzie znajduje się biofilm. Co więcej, nie istnieje żadna aktualna procedura usuwania biofilmu z wyściółki przewodu pokarmowego. Po trzecie, bakterie biofilmu nie są łatwe do hodowania w warunkach laboratoryjnych. Dlatego też, nawet jeśli uda się uzyskać próbkę, to może ona ponownie wykazać wynik negatywny z powodu niższych wymagań żywieniowych mikrobów, co sprawia że standardowe techniki hodowli stają się bezwartościowe(9). Po czwarte, biofilmy mogą również odgrywać rolę w zdrowym jelicie, utrudniając odróżnienie społeczności patogennych i zdrowych (10).

Mimo ujemnych wyników hodowli mikroby formujące biofilm mogą oddziaływać toksycznie na organizm. Nietóre techniki laboratoryjne, w szczególności analiza kwasów organicznych jak badaniu ONE i Organix(11), mogą pośrednio wskazywać na obecność w organizmie biofilmu, poprzez wykrywanie charakterystycznych toksyn grzybiczych i bakteryjnych. Badania te wykrywają także niedobory mineralne i witaminowe, oraz kontrolują zaburzenia szlaków detoksyfikacji, które często są problemem u osób dotkniętych chorobą biofilmu. Bakterie konkurują z organizmem gospodarza o środki odżywcze, takie jak minerały i witaminy, prowadząc do znaczących niedoborów.

Nauka ostatnio odkryła rolę biofilmu w chorobach reumatycznych, krążenia i autoimmunologicznych. Szczególnie biofilm w jamie ustnej zwrócił ostatnio uwagę badaczy, gdyż ma udział w takich schorzeniach neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera i autyzm(12).

W obydwu tych chorobach wykryto zmieniony biofilm w jamie ustnej. W chorobie Alzheimera czynnikiem patogennym jest bakteria Porphyromonas gingivalis, produkująca toksyczne gingipainy(13). Bakteria ta powoduje choroby dziąseł i przyzębia, wiąże się także z zapaleniem stawów i miażdżycą. W badaniach nad dziećmi z autyzmem stwierdzono, że zarówno ich mikroflora jelitowa jak i mikroflora jamy ustnej różni się znacząco od dzieci zdrowych. Wczesne interwencje, takie jak suplementacja lactobacillus rhamnosus(14) w niemowlęctwie, wykazały znaczącą redukcję występowania chorób ASD u dzieci które otrzymywały ten szczep probiotyku. Co ciekawe, bakteria ta sama ma zdolności formowania biofilmu, dzięki zdolności adherencji do śluzówki przewodu pokarmowego, blokując wzrost toksynogennej Escherichia Coli i bakterii z rodzaju Salmonella(15). Zdolność Lactobacillus rhamnosus (zawartego w probiotyku Quick Melt) do formowania biofilmu jest wyjątkowa, zachodzi ona nawet w braku glukozy w podłożu. Lactobacillus rhamnosus ma zdolność zmiany biofilmu (14) w jamie ustnej, tym samym indukując zmiany mikrobiomu całego przewodu pokarmowego bez zwiększania fermentacji w jelicie. Forma podjęzykowa tego probiotyku najlepiej spełnia swoje zadanie. Oś ustno-jelitowa poprzez oddziaływanie mikrobiotów ma wpływ na funkcje immunologiczne całego organizmu.

Obecnie jednym z najlepszych sposobów zwalczających biofilm jest zastosowanie interferencji bakteryjnej. Głównym założeniem jest wykorzystanie szczepu niepatogennego do wytworzenia biofilmu w organizmie pacjenta. Szczep Lactobacillus rhamnosus jest w tym kontekście najbardziej obiecujący poprzez unikalne właściwości tworzenia biofilmu probiotycznego(16). Najlepiej działa on przy dodatku ksylitolu (17), który w badaniach nad próchnicą przewyższa płukanki z chlorheksydyny, popularnego środka odkażającego. Dodatek ksylitolu pomaga także zwalczyć biofilmy w zatokach (18).

Należy jednak pamiętać, że ksylitol w większych ilościach może nasilać fermentację jelitową, prowadząc do pogorszenia dolegliwości związanych z SIBO czy chorobami zapalnymi jelit. Ważnym elementem walki z biofilmem są enzymy trawiące polisacharydową macierz, tym samym ułatwiając przedostanie się komórek fagocytarnych i środków bakteriobójczych do jego wnętrza. Tradycyjnie, najlepiej poznane w tym wskazaniu są świeże wyciągi z papai, w medycynie ajurwedyjskiej stosowane do leczenia trudno gojących, zakażonych ran(19). Obecnie wyciąg z papai (Caricol) badany jest na wielu uniwersytetach, wykazując działanie modyfikujące biofilm w przewodzie pokarmowym(20). Wyciągi z Carica Papaya wykazały działanie w opornych infekcjach wywołanych przez streptococcus pyogenes, poprzez rozbijanie tworzonego przez tę bakterię biofilmu (21). W badaniach stwierdzono także, że wyciąg z całych liści stevia reboundiana mają działanie wspomagające w leczeniu biofilmów w przewlekłej boreliozie(22). Leczenie biofilmu bakteryjnego jest złożonym problemem, wymagającym wielokierunkowego podejścia. Podawanie środków antybakteryjnych jest niewystarczające z powodu narastającej oporności bakterii i ich trudnej dostępności. Zastosowanie leczenia kompleksowego z użyciem formujących biofilm probiotyków (QuickMelt), enzymów, oraz zwłaszcza papainy (Caricol), oraz wyciągów całych liści stevii (Stevia Sweet Herb), ułatwia rozbicie biofilmu i poprawia rokowania.

__________________________________________________

Bibliografia:

1. Hernández-Jiménez E, del Campo R, Toledano V, Vallejo-Cremades MT, Muñoz A, Largo C, et al. Biofilm vs. planktonic bacterial mode of growth: Which do human macrophages prefer? Biochem Biophys Res Commun [Internet]. 2013 Nov 29 [cited 2019 Apr 1];441(4):947–52. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24239884

2. Baune BT, editor. Oxidative stress in autism. J Autism Dev Disord [Internet]. A.W.Zimmer. 2010 Jan 1 [cited 2012 Mar 3];9(3):1–8. Available from: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbdv.200490137/abstract

3. Römling U, Balsalobre C. Biofilm infections, their resilience to therapy and innovative treatment strategies. J Intern Med [Internet]. 2012 Dec [cited 2019 Apr 1];272(6):541–61. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23025745

4. Schorer M, Eisele M. Accumulation of inorganic and organic pollutants by biofilms in the aquatic environment. Water, Air, Soil Pollut [Internet]. 1997 Oct [cited 2019 Apr 1];99(1–4):651–9. Available from: http://link.springer.com/10.1007/BF02406904

5. Del Pozo JL. Biofilm-related disease. Expert Rev Anti Infect Ther [Internet]. 2018 Jan 2 [cited 2019 Apr 1];16(1):51–65. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29235402

6. Barshak MB, Durand ML. The role of infection and antibiotics in chronic rhinosinusitis. Laryngoscope Investig Otolaryngol [Internet]. 2017 Feb [cited 2019 Apr 1];2(1):36–42. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28894821

7. Xiao J, Hara AT, Kim D, Zero DT, Koo H, Hwang G. Biofilm three-dimensional architecture influences in situ pH distribution pattern on the human enamel surface. Int J Oral Sci [Internet]. 2017 Jun 28 [cited 2019 Apr 1];9(2):74–9. Available from: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ijos.2017.8

8. Maciejewska M, Bauer M, Dawgul M. Nowoczesne Metody Zwalczania Biofilmu Bakteryjnego. Postep Mikrobiol. 2016;55(1):3–11.

9. Burmølle M, Thomsen TR, Fazli M, Dige I, Christensen L, Homøe P, et al. Biofilms in chronic infections – a matter of opportunity – monospecies biofilms in multispecies infections. FEMS Immunol Med Microbiol [Internet]. 2010 Aug [cited 2019 Apr 1];59(3):324–36. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20602635

10. von Rosenvinge EC, O’May GA, Macfarlane S, Macfarlane GT, Shirtliff ME. Microbial biofilms and gastrointestinal diseases. Pathog Dis [Internet]. 2013 Feb [cited 2019 Apr 1];67(1):25–38. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23620117

11. Lord R, Bralley J. Clinical Applications of Urinary Organic Acids. Part 2. Dysbiosis Markers. Altern Med Rev [Internet]. 2008;13(4):292–306. Available from: http://www.altmedrev.com/publications/13/4/292.pdf

12. Qiao Y, Wu M, Feng Y, Zhou Z, Chen L, Chen F. Alterations of oral microbiota distinguish children with autism spectrum disorders from healthy controls. Sci Rep [Internet]. 2018 [cited 2019 Apr 2];8(1):1597. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29371629

13. Dominy SS, Lynch C, Ermini F, Benedyk M, Marczyk A, Konradi A, et al. Porphyromonas gingivalis in Alzheimer’s disease brains: Evidence for disease causation and treatment with small-molecule inhibitors. Sci Adv [Internet]. 2019 Jan 23 [cited 2019 Apr 2];5(1):eaau3333. Available from: http://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.aau3333

14. Pärtty A, Kalliomäki M, Wacklin P, Salminen S, Isolauri E. A possible link between early probiotic intervention and the risk of neuropsychiatric disorders later in childhood: a randomized trial. Pediatr Res [Internet]. 2015 Jun 11 [cited 2019 Apr 2];77(6):823–8. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25760553

15. Salas-Jara M, Ilabaca A, Vega M, García A. Biofilm Forming Lactobacillus: New Challenges for the Development of Probiotics. Microorganisms [Internet]. 2016 Sep 20 [cited 2019 Apr 2];4(3):35. Available from: http://www.mdpi.com/2076-2607/4/3/35

16. Alander M, Satokari R, Korpela R, Saxelin M, Vilpponen-Salmela T, Mattila-Sandholm T, et al. Persistence of colonization of human colonic mucosa by a probiotic strain, Lactobacillus rhamnosus GG, after oral consumption. Appl Environ Microbiol [Internet]. 1999 Jan 1 [cited 2019 Apr 2];65(1):351–4. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9872808

17. Nayak PA, Nayak UA, Khandelwal V. The effect of xylitol on dental caries and oral flora. Clin Cosmet Investig Dent [Internet]. 2014 [cited 2019 Apr 2];6:89–94. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25422590

18. Jain R, Lee T, Hardcastle T, Biswas K, Radcliff F, Douglas R. The in vitro effect of xylitol on chronic rhinosinusitis biofilms. Rhinol J [Internet]. 2016 Dec 1 [cited 2019 Apr 2];54(4):323–8. Available from: http://www.rhinologyjournal.com/Abstract.php?id=1466

19. Murthy MB, Murthy BK, Bhave S. Comparison of safety and efficacy of papaya dressing with hydrogen peroxide solution on wound bed preparation in patients with wound gape. Indian J Pharmacol [Internet]. 2012 [cited 2019 Apr 1];44(6):784–7. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23248412

20. Muss C, Mosgoeller W, Endler T. Papaya preparation (Caricol) in digestive disorders. Neuro Endocrinol Lett. 2013;34(1):38–46.

21. Oliveira HL da CD de, Fleming MECK, Silva PV, Paula GR de, Futuro DO, Velarde GC, et al. Influence of papain in biofilm formed by methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis and methicillin-resistant Staphylococcus haemolyticus isolates. Brazilian J Pharm Sci [Internet]. 2014 Apr [cited 2019 Apr 1];50(2):261–7. Available from: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1984-82502014000200261&lng=en&tlng=en

22. Theophilus PAS, Victoria MJ, Socarras KM, Filush KR, Gupta K, Luecke DF, et al. Effectiveness of Stevia Rebaudiana Whole Leaf Extract Against the Various Morphological Forms of Borrelia Burgdorferi in Vitro. Eur J Microbiol Immunol (Bp) [Internet]. 2015 [cited 2019 Apr 2];5(4):268. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4681354/

Sklep jest w trybie podglądu

Copyright Dr Lucas 2012. Wszelkie prawa zastrzeżone.

Realizacja: szablonsklep.pl

{nocache:ab1d612c65037664501ab9e9867fced0#0}
Sklep internetowy od home.pl