Биопленки – это микробные сообщества, которые состоят из микроколоний. Микроколонии содержат клетки, необратимо прикрепленные к субстрату, границе раздела или друг к другу, в отличие от суспендирования в жидкости (планктонный режим). Образование биопленки было описано как древняя прокариотическая адаптация, позволяющая выживать во враждебной среде. Процесс включает прикрепление микробных клеток к поверхности с последующей пролиферацией клеток, адгезией к другим бактериям, образованием матрицы и созреванием микроколонии. Рассеивание клеток позволяет формировать новые микроколонии биопленки. Ключевая характеристика биопленок – крайне гетерогенный состав, который может сильно варьировать в зависимости от различных условий окружающей среды. Особое клиническое значение имеет то, что микробные клетки в биопленках используют различные механизмы, которые обеспечивают выживание в сложных условиях. Например, биопленки считаются основным возбудителем многих внутрибольничных инфекций, а также персистирующих и хронических инфекций, таких как муковисцидозная пневмония.
Фундаментальные исследования, опубликованные несколько десятилетий назад, установили роль микроорганизмов в качестве основных этиологических агентов апикальных инфекций. В этих и многих последующих оценках микрофлоры корневых каналов штаммы обычно выращивали в виде одновидовых планктонных культур. Совсем недавно было признано, что микроорганизмы существуют в системе корневых каналов в виде многовидовых сообществ биопленок. В этой статье описываются общие характеристики биопленок и анализируются биопленки, связанные с инфекцией корневых каналов.
Основные характеристики биопленок
Компоненты биопленок
Микробные клетки занимают лишь небольшую часть биопленки. Большая часть структуры биопленки представляет собой гетерогенную матрицу, состоящую из внеклеточных полимерных веществ, вырабатываемых клетками внутри биопленки. Матрица из внеклеточных полимерных веществ может составлять более 90% сухой массы большинства биопленок и обеспечивает множество функций. К ним относится обеспечение каркаса для биопленки, удержание воды, защита, поглощение энергии, ионный обмен, сорбция органических и неорганических соединений, источник питательных веществ и обмен генетической информацией. С клинической точки зрения, внеклеточные полимерные вещества могут выступать в качестве физического барьера для противомикробных агентов, таких как антибиотики и дезинфектанты. Основной компонент матрицы из внеклеточных полимерных веществ – вода, а каналы по всей структуре биопленки облегчают приток питательных веществ и отток продуктов обмена. Другие важные компоненты высокогидратированных внеклеточных полимерных веществ включают внеклеточные полисахариды, белки и ДНК (эцДНК – внеклеточная дезоксирибонуклеиновая кислота), а также другие элементы (Рисунок 1).
