FAKTAENE 12

2009

BIOFILMER: VIKTIGHET OG KONTROLL I BIOSIKKERHET OG SYKDOMSMEDDELELSE FRA ET VETERINÆRPERSPEKTIV

Dr Dirk J Verwoerd BSc.Agric BVSc MRCVS

Sammendrag

Biofilmer er enkle til komplekse mikrobielle økosystemer på overflater. Studiet av biofilm kombinerer ekspertise fra et bredt spekter av vitenskapelige disipliner som Engineering (komponenter, legeringer, ikke-korroderende maling etc), Fysikk (overflater, flytdynamikk etc), Veterinær / Medisinsk (mikrobiologi, farmakologi og terapeutikk) og mathygiene.

Disse overflatene kan være inerte og dermed indirekte knyttet til sykdommer i dyrepopulasjoner og pasienter, for eksempel vannrør av plast i et nettsystem, klimaanlegg, fuktighets- og filtreringssystemer, intravenøse katetre, proteser eller de kan være biologiske og dermed mer direkte assosiert med dyrehelse som granulomatøst sårhelingsvev, respiratorisk epitel og epitel til kjertelslimhinner i juret. Økosystemene kan bestå av bakterier, sopp og / eller gjær som kommuniserer med hverandre på ulike måter. De mikrobielle organismene bygger et rammeverk av en ekstracellulær polysakkaridmatrise (slim) som forhindrer den effektive virkningen av enkle desinfeksjonsmidler / antimikrobielle midler. Flere studier har indikert en 10 -1000 ganger høyere motstand mot visse antimikrobielle stoffer av bakterier i biofilmvekstfasen, sammenlignet med samme isolat i plankton (frittflytende) form.

Noen av disse aspektene har store praktiske implikasjoner angående tilbakevendende / reservoarinfeksjoner, horisontal spredning av motstand, nosokomiale komplikasjoner under langtidssykehus- og intensivsituasjoner til individuelle pasienter og populasjoner. Effektive strategier mot biofilm består av en integrert tilnærming der det er passende antibiotika / soppdrepende midler kombineres med overflaterengjøring og desinfeksjon ved bruk av en blanding valgt for dets vaskemiddel pluss desinfiserende pluss vevsvennlige egenskaper, slik som det bredspektrede F10SC veterinærdesinfeksjonsmiddel / F10 antiseptisk løsning. Biofilm funnet på harde overflater og innsiden av rør kan effektivt fjernes ved kombinert bruk av et spesialbygget rengjøringsmiddel som F919 Biofilm Remover etterfulgt av påføring av F10 desinfeksjonsmiddel.

Dannelsen av mikrokolonien

Dannelsen av bakterielle biofilmer begynner med adhesjon av et lite antall bakterieceller til en overflate (gjøre valg av effektive biociddesinfeksjonsmidler/antiseptika og bruk av tåkeapplikasjoner for å få tilgang til vanskelig tilgjengelige overflater av avgjørende betydning). Etter at en planktonisk bakteriecelle har sanset og "utforsket" en overflate, cellen kan forplikte seg til den aktive prosessen med adhesjon og biofilmdannelse gjennom oppregulering av et stort utvalg av gener. Blant disse er genene som raskt stimulerer dannelsen av et eksopolysakkaridmateriale (EPS) rammeverk, også kjent som "bakterieslim". Studier av den grunnleggende arkitekturen til biofilmer har vist at mikrokolonien er den grunnleggende strukturelle enheten til biofilmen. Bakterieceller i matrisen er preget av deres mangel på Brownsk motilitet (bevegelse).

Nøye strukturell analyse av formen til mange mikrokolonier avslører ofte en sopplignende form, de fleste cellene finnes i "kronen" av soppen og svært få er i "stilken". Mikrokolonier er ordnet i en horisontal rekke i tynne biofilmer, men de kan også danne vertikale matriser i svært tykke fastsittende samfunn. Strøm av vann eller blod gjennom disse biofilmene skjer gjennom diskrete kanaler, begrense eksponeringen av disse bakteriene for antimikrobielle midler/desinfeksjonsmidler.

Biofilmmekanismene

Disse bakterielle biofilmene dannes på overflatene til medisinsk utstyr og på vevsoverflater i kompromitterte organer, og de vokser på nøyaktig samme måte som biofilmer vokser i miljø- og industrisystemer. Naturlovene som får bakterier til å vokse fortrinnsvis i biofilmer på overflater, fungerer i alle økosystemer. De samme mekanismene som beskytter biofilmbakterier i innsjøer og bekker mot rov amøber, beskytter også bakterier i dyresystemer mot fagocytose av hvite blodceller. Tilsvarende, de samme mekanismene som beskytter miljøbiofilmer fra bakteriofag og kjemiske antagonister i bekker og innsjøer beskytter også biofilmer i dyrekropper mot antistoffer og antibiotika. Overlevelsesverdien av biofilmdannelse inne i dyrekroppen er sannsynligvis enda høyere enn den er i de fleste miljøsystemer, fordi kroppen er så nådeløs og uforsonlig i sitt koordinerte immunologiske angrep på de "fremmede" materialene som kommer inn i den.

Bakterielle biofilmer i medisinske systemer er praktisk talt identiske med biofilmer i alle andre akvatiske økosystemer. Denne grunnleggende forståelsen er svært verdifull, fordi det tillot viktige fremskritt innen andre områder av biofilmforskning.

Luftveisinfeksjoner og sykehusinfeksjoner:

Komplisert luftveissykdom hos storfe, et kompleks som i mange henseender kan sammenlignes med "community-acquired pneumonia" hos mennesker, er resultatet av interaksjonen mellom stressede/kompromitterte verter og en rekke mikroorganismer som inkluderer ulike virus, bakterier og mykoplasmer. Nyere studier har indikert at den ildfaste og tilbakevendende naturen til disse forholdene ofte kan forklares gjennom rollen til Mycoplasma biofilmer. Bakterielle biofilmer ofte komplisert av Mycoplasma spp og soppelementer er vanlige som en del av luftsakulittsyndromet hos fugler.

Immunkomplekser i biofilmpåvirkede organer

Mange utfordringer gjenstår, spesielt ved kroniske infeksjoner med en fremtredende immunologisk komponent og/eller resistente ("sykehus") bakterie. Disse aspektene kombineres hos pasienter med cystisk fibrose og illustrerer dermed prinsippene som er involvert. En av de uhyggelige egenskapene til kronisk P. aeruginosa lungeinfeksjoner hos pasienter med cystisk fibrose er dannelsen av store mengder immunkomplekser i lungen. Fordi individuelle pasienter med cystisk fibrose kan være infisert med P. aeruginosa i to til tre tiår, disse pasientene danner enorme mengder antistoffer mot antigenene til dette vedvarende patogenet. Disse anti-Pseudomonas-antistoffene kan ikke trenge inn i eksopolysakkaridmatrisen til mikrokoloniene til pseudomonas-celler i alveolene i lungen. Men de kan og reagerer med deres spesifikke antigener på overflaten av disse kryptiske mikrokoloniene for å danne immunkomplekser. Immunkomplekser forårsaker alvorlig sideskade på omkringliggende vev, i cystisk fibrose-lungen og i andre biofilm-infiserte organer, og noen klinikere har nå vendt seg til bruk av prednison for å redusere immunresponsen og dermed for å minimere sidevevsskade ved cystisk fibrose og andre biofilminfeksjoner. Den nye oppfatningen om at enhetsrelaterte og andre kroniske bakterielle infeksjoner er forårsaket av bakterier som vokser i biofilmer har oppmuntret klinikere til å bruke høyere doser antibiotika, å fjerne enheter tidlig når antibiotikabehandling mislykkes, og å bruke immunundertrykkelse når immunkomplekser truer med å forårsake vevsskade.

Sårbehandling

Få om noen sår sett av veterinærer kan betraktes som "rene", og selv om de starter ren har å helbrede under i hovedsak skitten, rekontamineringsutsatte miljøer ofte komplisert av blåseflueangrep. Spesifikke utfordringer inkluderer overfladisk skade på de distale ekstremitetene til hester, hvor spenningene involvert pluss konstant eksponering for miljømikroorganismer (selv under bandasjer) forsinker ofte sårheling uten at det står i forhold til størrelsen på defekten. Vanlige komplikasjoner inkluderer sepsis, cellulitt og overdreven granulering (stolt kjøtt). Andre situasjoner med tradisjonelt svært dårlige prognoser inkluderer omfattende brannsår, hundebitt ledsaget av store områder med hudtap, omfattende vevsnekrose pga (cellegift) slangebitt osv. Disse er ofte infisert av miljøopportunister som staphs, streps og pseudomonas, alle med ekstremt velutviklede biofilmdannelsesegenskaper som forblir motstandsdyktige mot konvensjonelle behandlinger.

F10 i ulike formater er svært effektiv som en del av en integrert behandlingsprotokoll; F10 SC Veterinærdesinfeksjonsmiddel / F10 antiseptisk løsning (1:250 fortynning) som vanningsløsning, F10 bakteriedrepende barrieresalve og F10 bakteriedrepende sårspray med insektmiddel. Sistnevnte er spesielt effektiv i (sau) gårdsbehandling av traumer og andre overfladiske sår og kutt, samt etter halekupering og kastreringsprosedyrer hvor dens lange resteffekt beskytter såret mot reinfeksjon og frastøter insekter (dette produktet er også effektivt for å eliminere angrep på grunn av blåseflueangrep).

Konklusjon

Veterinærer og leger har stort sett vært uvitende om den raske økningen i vår forståelse av interaksjoner innenfor intrikate mikrobielle økosystemer, spesielt der disse har stor innvirkning på det terapeutiske resultatet av utfordrende, ildfaste sykdomskomplekser. En forståelse og forståelse av den sentrale rollen som biofilmer spiller i utviklingen av slike syndromer vil i stor grad hjelpe til med utformingen av effektive, integrerte forebyggende og behandlingsprotokoller der overflatedesinfeksjon (inert & biologiske) kombineres med systemiske antimikrobielle midler pluss støttemidler. Denne kombinerte tilnærmingen har radikalt endret suksessen: sviktforhold i et stort antall veterinærer / medisinske applikasjoner og lover å åpne opp nye muligheter for alle som har fantasien og drivkraften til å forfølge dette.

NEDLASTING