Схематическое изображение структуры биопленки

Этапы образования биопленки:
Обратимая адгезия
Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды)
Созревание биопленки - экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:  Гр(+) - ацил-гомосериновые лактоны, Гр(-)- короткоцепочечные пептиды
Состав матрикса: полисахариды микроорганизма и кислые полисахариды (муцин – продуцирует макроорганизм)

Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума». QS -бактериальный язык общения (образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)
Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только по достижению ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточных для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.

\\Начальный этап процесса колонизации E.coli на субстрате. Структура биопленки. Сканарующая электронная фотография биопленки, образуемой Staphylococcus aureus in-vitro. Колония из кокков покрыта внеклеточным полимерным матриксом. Поверхность биопленки или колонии покрыта
экстрацеллюлярным матриксом. Поверхность биопленки. Край биопленки. УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ
участка биопленки Salmonella typhimurium аморфный слой на внешней стороне поверхностной пленки. УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ  участка биопленки Escherichia coli утолщение аморфного слоя поверхностной пленки. УЛЬТРАТОНКИЙ СРЕЗ УЧАСТКА БИОПЛЕНКИ Lactobacillus acidophilus поверхностная пленка – 3х сл мембрана +полисахариды\\

Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как:
инфекции, связанных с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмами
инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками
пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта
инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. col i и др. патогенами,
инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae

В кардиологии и кардиохирургии с биопленками ассоциируются прежде всего такие заболевания, как:
инфекционный эндокардит, вызванный развитием биопленок на собственных клапанах пациентов
инфекционный эндокардит, связанный с протезными клапанами либо другими имплантатами
катетер-ассоциированная инфекция, связанная с образованием биопленок

Экологические преимущества биопленок
Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация
Защита от негативных воздействий окружающей среды
Резистентность к антибактериальным агентам

Резистентность к антибактериальным агентам:
инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами,
замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать,
экспрессия возможных генов резистентности
возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов

\\Изменения, происходящие в биопленке патогена под действием антибиотикотерапии\\

Стратегии преодоления резистентности и борьбы с биопленками:
предотвращение первичного инфицирования имплантата,
минимизация начальной адгезии микробных клеток,
разработка методов проникновения через матрикс биопленки различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток
разрушение матрикса

 Морфологические типы клеток:
морфологически интактные - физиологически активные клетки (делящиеся и неделящиеся) - электронно-прозрачные;
покоящиеся клетки - электронно-плотные;
деструктурированные клетки (частично или полностью автолизированные);
инволюционные клетки (стареющие, утрачивающие свою морфологическую и физиологическую целостность).

\\Ультратонкий срез клеток E.coli: ФА - физиологически активная, ПК – покоящаяся (физиологически неактивная). Ув. х85000. Морфологические различия интактных и покоящихся клеток Escherichia coli M17. Взаимодействие представителей нормальной (лактобактерии) и патогенной (S. typhi) микрофлоры. \\

Занятие Нормальная микрофлора человека.

Микробиота – это эволюционно сложившееся сообщество разнообразных микроорганизмов, населяющих открытые полости организма человека, определяющее биохимическое, метаболическое и иммунологическое равновесие макроорганизма.
(«Microorganisms Indigenous to Man» Rosebury, 1962)
Под биотопом принято понимать участок слизистой оболочки, кожи или орган макроорганизма с однотипными условиями существования микробных сообществ.
 Cмена на определенном участке среды обитания одних сообществ другими называется микробной сукцессией.

Постоянная микрофлора. Общая масса всех микроорганизмов составляет 3-5 кг, их насчитывается более 500 видов общим количеством 10¹⁴-10¹⁵ микробных клеток (в 100 раз больше собственных клеток организма человека).
Транзиторная микрофлора (в норме - незначительное количество).

Основные закономерности   строения постоянной нормальной микрофлоры:
она представлена несколькими видами, среди которых выделяют доминантные виды и виды-наполнители;
преобладающими являются анаэробные бактерии (соотношение анаэробов к аэробам от 10:1 до 100:1);
она образует биопленку;
нормальная микрофлора достаточно стабильна.

Состав транзиторной микрофлоры может меняться в зависимости от:
возраста, условий внешней среды, условий труда, рациона питания, перенесенных заболеваний, травм и стрессовых ситуаций.

Стерильные в норме ткани и органы здорового человека:
внутренние органы, головной и спинной мозг, альвеолы легких, внутреннее и среднее ухо, кровь, лимфа, спинномозговая жидкость, матка, почки, мочеточники и моча в мочевом пузыре.

Наиболее богаты микроорганизмами:
ротовая полость, толстый кишечник, верхние отделы дыхательной системы, наружные отделы мочеполовой системы и кожа, особенно ее волосистая часть.

Желудочно-кишечный тракт человека заселяют:
Фила Firmicutes состоит из 15 родов: Acetobacter, Bacillus, С lostridium, Enterococcus, Eubacterium, Heliobacterium, Heliospirillum, Lactobacillus, Leuconostoc, Listeria, Mycoplasma, Spiroplasma, Sporomusa, Staphylococcus, Streptococcus.
  Фила Bacteroitedes включает 7 родов: Bacteroides, Porphyromonas, Chlorobium, Flavobacterium, Chlamydia, Prosthecobacter и Verrucomicrobium.
Фила Actinobacteria также представлена 7 родами: Arthrobacter, Bifidobacterium, Corynebacterium, Frankia, Micrococcus, Mycobacterium и Propionibacterium.

Нормальная микрофлора полости рта:
В зубных бляшках и гингивальной щели (десневом кармане) преобладают: бактероиды, вибрионы, фузобактерии, спирохеты.

\\Модель колонизации микроорганизмами ротовой полости\\

Представителей нормальной микрофлоры полости рта можно разделить:
количество бактерий измеряется в 10⁵-10⁸ КОЕ/мл. К этой категории относятся стрептококки, нейссерии, вейлонеллы;
количество бактерий измеряется в 10³-10⁴ КОЕ/мл. К этой категории относятся стафилококки, лактобактерии, нитевидные бактерии;
количество бактерий составляет в 10-10² КОЕ/мл. К этой категории относятся дрожжеподобные грибы.

Микрофлора желудка: лактобактерии, бифидобактерии, бактероиды, стрептококки, дрожжеподобные грибы. Helicobacter pylori - 10³-10⁴ КОЕ в 1 мл содержимого

Микрофлора двенадцатиперстной и тонкой кишки: молочнокислые бактерии (лактобактерии), бифидобактерии, бактероиды, энтерококки, в дистальных отделах тонкого кишечника появляются фекальные микроорганизмы, характерные для толстой кишки.  - КОЕ 10⁴-10⁵ в 1 мл содержимого

Микрофлора толстого кишечника: Анаэробы (до 96-98 %): бактероиды (особенно Bacteroides fragilis), анаэробные молочнокислые бактерии (например, Bifid obacterium), клостридии (Clostridium), анаэробные стрептококки, фузобактерии, эубактерии, вейлонеллы. Аэробы и факультативные анаэробы (до 14%): грамотрицательные колиформные бактерии (прежде всего кишечная палочка), энтерококки, в небольшом количестве: стафилококки, протеи, псевдомонады, лактобациллы, грибы рода Candida, отдельные виды спирохет, микобактерий, микоплазм, простейших и вирусов.

\\Перитрихиальные жгутики на поверхности клеток E.coli – представителе нормальной микрофлоры. Ув. х40000. Эпителий кишечника и защитная биопленка на его поверхности.\\

Позитивная роль микробиоты кишечника человека:
антагонистическая функция
иммуногенная функция
пищеварительная функция
метаболическая функция (участвует в обмене: белков, липидов, уратов, оксалатов, стероидных гормонов, холестерина)
витаминообразующая функция
детоксикационная функция
регуляторная функция
генетическая функция

Дисбаланс нормальной микрофлоры может проявляться под действием ряда причин:
нерациональная антибиотикотерапия;
действие токсических веществ (интоксикации), в том числе производственных;
инфекционные заболевания (сальмонеллез, дизентерия);
соматические заболевания (сахарный диабет, онкологические заболевания);
гормонотерапия (например, лечение прогестероном, кортикостероидами нередко сопровождается развитием кандидоза женских гениталий или ротовой полости);
радиационные поражения, в том числе лучевая терапия;
иммунодефицитные и витаминодефицитные состояния.

Патогенный потенциал дисбиозной микрофлоры:

Микробиоценоз мочеполовой системы.
Наружная часть уретры человека: коринебактерии, микобактерии, грамотрицательными бактерии фекального происхождения, неспорообразующими анаэробами (пептококки, пептострептококки, бактероиды).
Состав нормальной влагалищной микрофлоры половозрелой женщины: лактобактерии, клостридии, анаэробные стрептококки (пептострептококки), стафилококки,  аэробные гемолитические стрептококки группы В, колиформные бактерии, дифтероиды, иногда листерии.
Степени чистоты влагалища здоровых женщин.
1-я степень: реакция среды кислая, большое количество (6-8x10⁴ КОЕ/мл) палочек Дёдерлейна (лактобациллы), других видов микроорганизмов почти нет;
2-я степень: реакция среды слабокислая, палочек Дедерлейна мало, в микробиоценозе появляется кокковая флора - стрептококки, стафилококки, обнаруживаются единичные лейкоциты;
3-я степень: реакция среды нейтральная или слабощелочная, единичные палочки Дедерлейна, кокки превалируют, лейкоцитов - до 40 в поле зрения;
4-я степень: реакция щелочная, палочек Дедерлейна нет вообще, большое количество кокков, могут быть другие виды микроорганизмов - энтеробактерии, бактероиды, лейкоциты в огромном количестве.
3-я и 4-я степени чистоты влагалища женщины свидетельствуют о наличии воспалительного процесса урогенитального тракта.

Нормальная микрофлора кожи. Особенно обильно заселены микроорганизмами те области кожных покровов, которые защищены от действия света и высыхания:
подмышечные впадины, межпальцевые промежутки, паховые складки.
Резидентная микрофлора кожи: Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Micrococcus spp., Sarcina spp., коринеформные бактерии, Propionibacterium spp.
Транзиторная микрофлора кожи: Streptococcus spp., Peptococcus spp., Bacillus subtilis, Escherichia coli, Enterobacter spp., Acinetobacter spp., Lactobacillis spp., Candida albicans и многие другие.

Нормальная микрофлора уха: стафилококки, коринебактерии, реже встречаются бактерии рода Pseudomonas, грибы рода Candida.

Нормальная микрофлора верхних дыхательных путей.
Собственная микрофлора носа: коринебактерии (дифтероиды), нейссерии, коагулазо-отрицательне стафилококки, альфа-гемолитическими стрептококки.
Транзиторная микрофлора: Staphylococcus aureus, Escherihia coli, бета-гемолитические стрептококки.

Дисбиоз (дисбактериоз) - качественное и количественное изменение состава нормальной микрофлоры макроорганизма.

Вследствие общего характера нарушений обменных процессов при дисбактероизе он играет определенную роль в развитии: онкологических заболеваний, гипертонической болезни, мочекаменной болезни, атеросклероза, нарушений свертываемости крови.

Препараты для лечения дисбактериоза: Пробиотики, Пребиотики, Симбиотики