Biofilm přispívá k tvorbě infekcí v lidské populaci z více než 80 %. Jedná se o biologický útvar představující společenství většího množství mikrobiálních buněk, které jsou pevně přichyceny k povrchu nebo k sobě navzájem a obaleny mimobuněčnou matricí vytvořenou produkty těchto mikroorganismů. Slouží k ochraně mikrobů před nepříznivými vlivy vnějšího prostředí a bývá přirovnáván k jakémusi obydlí komunity mikroorganismů, v němž jsou jeho členové schopni komunikovat a měnit své vlastnosti.
Zastoupení složek v extracelulární matrix, a tím i fyziologické vlastnosti biofilmů a jejich schopnost obrany vůči vnějším vlivům se liší. Některé například různými mechanismy dokonce inhibují funkci leukocytů. Mohou také být schopné používat efluxní pumpy, jimiž ze svého nitra odstraňují látky nežádoucí pro mikroby včetně antibiotik. To vše znesnadňuje terapii infekcí vyvolaných patogeny schopnými tvorby biofilmu. Biofilmy jsou odolné vůči antibiotikům, proto je samostatná antibiotická léčba v tomto případě účinná jen omezeně. Je třeba hledat prostředky, které do něj dokážou proniknout.
Biofilm dokáží vytvářet jak grampozitivní, tak gramnegativní bakterie. Mezi nejběžnější mikroby produkující biofilm, jež vyvolávají lidské infekce, patří následující:
Patogeny schopné vytvářet biofilm jsou ve velké míře spojené s chronickými, mnohdy nozokomiálními infekcemi. Problematické jsou zejména u pacientů s implantáty, katétry a protetikou. Odhaduje se, že kmeny S. aureus a S. epidermidis způsobují 40–50 % infekcí chlopenních náhrad, 50–70 % infekcí vázaných na katétry a 87 % infekcí krevního řečiště. Tvorba biofilmů hraje významnou roli u infekcí vyvolávajících rinosinusitidy, endokarditidy, osteomyelitidy, meningitidy, infekce ledvin, parodontitidy a chronické nehojící se rány.
Podle zjištění jedné ze studií, publikované v roce 2018, která zkoumala nozokomiální infekce vyvolané S. aureus, bylo více než 99,2 % ze 130 prověřovaných kmenů této bakterie schopno produkce biofilmu. V případě S. aureus rezistentního vůči methicilinu (MRSA) tvořilo silný biofilm 39,7 %, v případě S. aureus senzitivního na methicilin (MSSA) 36,8 % kmenů. Největší podíl silných producentů biofilmu byl přitom zachycen u kmenů izolovaných ze sputa a tracheostomické kanyly (66,7 %), dále z nosu a katétru (50 %), krku (44,4 %) a bronchoalveolárních výplachů (43,8 %).
Biofilmy jsou odolné vůči endogenní obraně hostitelského organismu. Jak již bylo zmíněno, takto chráněné společenství mikrobů má schopnost adaptability. Zdá se, že velké dávky antibiotik, které se používaly ve snaze o vyléčení rezistentních infekcí založených na biofilmech, přispěly ke vzniku rezistentních kmenů. Kromě toho bylo zjištěno, že uvnitř biofilmu vznikly jakési spící varianty buněk, které kromě tolerance vůči antibiotikům (ATB) vykazovaly i schopnost reaktivace po vysazení terapie.
Jedna z nejnovějších studií, publikovaná v březnu 2022, přinesla závěry, že erdostein se svými multifunkčními farmakodynamickými vlastnostmi a mukolytickými, protizánětlivými či antioxidačními účinky vykazuje potenciál i v terapii infekcí souvisejících s biofilmem. Tato in vitro studie hodnotila efekt erdosteinu v kombinaci s různými ATB proti biofilmům vytvořeným MRSA a MSSA. V případě MRSA byl erdostein testován v kombinaci s vankomycinem a linezolidem, proti MSSA byl zkoušen s amoxicilin/klavulanátovými ATB a levofloxacinem. Ukázalo se, že samotná ATB měla výrazně nižší schopnost proniknout do biofilmu v porovnání s kombinací zahrnující erdostein.
Vědci testují nejrůznější metody narušení biofilmu, často však bývají obtížně aplikovatelné v běžné praxi primární péče. Jedná se například o využití elektromagnetických polí, ultrazvuku či fotodynamiky. V popředí zájmu je například i vytvoření takové povrchové úpravy bioimplantátů, která by bránila adhezi biofilmů k svému povrchu.
(tich)
Zdroje:
1. Pani A., Lucini V., Dugnani S., Scaglione F. Erdosteine enhances antibiotic activity against bacteria within biofilm. Int J Antimicrob Agents 2022 Mar; 59 (3): 106529, doi: 10.1016/j.ijantimicag.2022.106529.
2. Piechota M., Kot B., Frankowska-Maciejewska A. et al. Biofilm formation by methicillin-resistant and methicillin-sensitive Staphylococcus aureus strains from hospitalized patients in Poland. Biomed Res Int 2018: 4657396, doi: 10.1155/2018/4657396.
3. Kvasničková E. Biofilmy: Život mikroorganismů v jednotném společenství. Vysoká škola chemicko-technologická, 2016. Dostupné na: www.vscht.cz/popularizace/doktorandi-pisou/biofilmy
4. Khatoon Z., McTiernan C. D., Suuronen E. J. et al. Bacterial biofilm formation on implantable devices and approaches to its treatment and prevention. Heliyon 2018; 4 (12): e01067, doi:10.1016/j.heliyon.2018.e01067.
