Wzajemne oddziaływania drobnoustrojów w biofilmach wielogatunkowych

Streszczenie: W warunkach naturalnych biofilmy rosną jako konsorcja różnych gatunków drobnoustrojów. Najlepszymi przykładami wielogatunkowych biofilmów u człowieka są populacje bakterii bytujące na powierzchniach zębów, w pochwie, w jamie bębenkowej w przewlekłych i nawracających zapaleniach ucha środkowego, w płucach chorych na mukowiscydozę, u których rozwinęło się bakteryjne zakażenie dolnych dróg oddechowych, na powierzchniach cewników do żywienia pozajelitowego lub innych wszczepach. Zaobserwowano je także w przewlekle zakażonych ranach i w zakażeniach dróg moczowych. Wzrost drobnoustrojów w postaci wielogatunkowych biofilmów może zwiększać ich wirulencję. W takich skupiskach szybciej rosnące gatunki drobnoustrojów mogą liczbowo zdominować te wolniej rosnące. Jednakże na ostateczny wynik konkurencji pomiędzy gatunkami może mieć wpływ zdolność do syntezy i wydzielania substancji bakteriobójczych przez jeden z gatunków drobnoustrojów. Ostateczny skład jakościowy i ilościowy wielogatunkowych biofilmów ukształtowany może też zostać w wyniku porozumiewania się komórek za pomocą systemów quorum sensing. Cząsteczki autoinduktora AI-2 są wspólnymi cząsteczkami sygnalizacyjnymi dla bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich. Zakłada się, że cząsteczki AI-2 mogą aktywnie uczestniczyć w powstawaniu wielogatunkowych biofilmów. Hipoteza ta podlega obecnie doświadczalnej weryfikacji.

Słowa kluczowe: biofilmy wielogatunkowe, quorum sensing, zjadliwość

Abstract: In nature, biofilms grow as multi-species communities. The best examples of the multi-species biofilms within human body are the complex communities grown on teeth surfaces, in the vagina, otitis media, cystic fibrosis lung infections, parenteral nutrition feeding tubes, and on the implants surfaces. The multi-species communities have been also observed within chronic wounds, as well as in urine bladder infections. The growth in mixed biofilms may enhance the synthesis of bacterial virulence factors. In the mixed-species biofilm, the faster growing bacterial genera may dominate in numbers the bacteria that grow more slowly; however, the competition executed with the secreted bactericidal products of one, even more slowly growing species, and the quorum sensing phenomenon that occur between different microorganisms may determine which species will be a winner of the competition. The autoinducer-2 molecule (AI-2) is a common signaling molecule of quorum sensing system for both Gram-negative and Gram-positive bacteria, and is probably utilized for an efficient interspecies communication. It may be hypothesized, but has not yet been proved, that AI-2 active participates in coordinate building of multispecies biofilms.

Key words: multispecies biofilms, quorum sensing, virulence