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Il termine biofilm è usato per descrivere una comunità microbica protetta da matrici polimeriche autoprodotte e aderenti ad una superficie Dispositivi.

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Presentazione sul tema: "Il termine biofilm è usato per descrivere una comunità microbica protetta da matrici polimeriche autoprodotte e aderenti ad una superficie Dispositivi."— Transcript della presentazione:

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2 Il termine biofilm è usato per descrivere una comunità microbica protetta da matrici polimeriche autoprodotte e aderenti ad una superficie Dispositivi medici impiantabili Tessuti dellospite Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali

3 Protesi ortopediche Cateteri vascolari Protesi dentarie

4 Biofilm di Staphylococcus epidermidis catetere pacemaker

5 FORMAZIONE DEI BIOFILM

6 L adesione dei batteri alla superficie dipende: Proteine di superficie del batterio Tipo e natura del dispositivo Trattato o non con rivestimento idrofilo o idrofobo Presenza di microfratture e microcavità Proteine dellospite

7 Fibrinogeno Fibronectina Vitronectina Fattore Von Willebrand Albumina ATTACCO DEI BATTERI ALLE PROTEINE DELLOSPITE

8 PROTEINE DI SUPERFICIE DEL BATTERIO Acidi teicoici PIA (polisaccaride intercellulare adhesin) SSP1 – SSP2 CflA – CflB AAP BAP Bhp 1: Mol Microbiol Mar;43(6): Links Staphylococcus and biofilms. Götz FGötz F. Department of Microbial Genetics, Universität Tübingen, Waldhäuser Str. 70/8, D Tübingen, Germany. The genetic and molecular basis of biofilm formation in staphylococci is multifaceted. The ability to form a biofilm affords at least two properties: the adherence of cells to a surface and accumulation to form multilayered cell clusters. A trademark is the production of the slime substance PIA, a polysaccharide composed of beta-1,6-linked N-acetylglucosamines with partly deacetylated residues, in which the cells are embedded and protected against the host's immune defence and antibiotic treatment. Mutations in the corresponding biosynthesis genes (ica operon) lead to a pleiotropic phenotype; the cells are biofilm and haemagglutination negative, less virulent and less adhesive on hydrophilic surfaces. ica expression is modulated by various environmental conditions, appears to be controlled by SigB and can be turned on and off by insertion sequence (IS) elements. A number of biofilm-negative mutants have been isolated in which polysaccharide intercellular adhesin (PIA) production appears to be unaffected. Two of the characterized mutants are affected in the major autolysin (atlE) and in D-alanine esterification of teichoic acids (dltA). Proteins have been identified that are also involved in biofilm formation, such as the accumulation-associated protein (AAP), the clumping factor A (ClfA), the staphylococcal surface protein (SSP1) and the biofilm-associated protein (Bap). Concepts for the prevention of obstinate polymer-associated infections include the search for new anti-infectives active in biofilms and new biocompatible materials that complicate biofilm formation and the development of vaccines. J Infect Dis Sep 1;188(5): AtlE

9 Adesine proteiche della famiglia MSCRAMM ( Microbial Surface Components Recognizing Adhesive Matrix Molecules ) Proteine di superficie di S.aureus Proteina legante il Fibrinogeno Proteina legante la Fibronectina (FnBPA – FnBPB) Proteina legante il Collagene (Cna) Fattori agglutinanti (CflA – CflB)

10 Polisaccaride I 80% Polisaccaride II 20% Omoglicano lineare di 130 residui di N-acetilglucosammina con legami ß 1,6 Il 20% sono deacetilati e caricati positivamente Residui di N-acetilglucosammina deacetilati esteri fosforici e succinici PIA Protegge il biofilm dal sistema di difesa dellospite Adesina intercellulare Ceppi PIA negativi Sensibili allazione del sistema di difesa dellospite Ceppi PIA positivi Resistenti allazione del sistema di difesa dellospite Slime

11 PROCESSO DI FORMAZIONE DEL BIOFILM NEI BATTERI GRAM NEGATIVI Comunità planctonica Comunità sessile

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13 QUORUM Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica, una molecola dà il segnale per lo sviluppo del biofilm Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza Il processo è regolato dal Quorum Sensing

14 Quorum sensing nei Gram positivi AUTOIDUTTORI Gram Negativi Gram Positivi

15 Biofilm e infezioni nelluomo Infezioni o malattiaBiofilm (specie batterica principale ) Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili (es., Streptococcus) Periodontite Flora batterica anaerobica orale Gram-negativa Otite mediaCeppi di Haemophilus influenzae Infezioni muscoloscheletricheCocchi Gram-positivi (es., stafilococchi) Fascite necroticaStreptococchi Gruppo A Infezioni del tratto biliareBatteri enterici (es., Escherichia coli) OsteomieliteVarie specie batteriche e fungine EndocarditeStreptococchi gruppo viridans Polmonite associata a fibrosi cisticaP. aeruginosa e Burkholderia cepacia

16 Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici Dispositivi contaminatiBiofilm (specie batterica principale) Lenti a contattoCocchi Gram-positivi e P. aeruginosa Dispositivi per dialisi peritoneale Flora batterica e fungina mista Cateteri urinariE. coli e altri bacilli Gram-negativi IUDActinomyces israelii Dispositivi endotrachealiFlora batterica e fungina mista Cateteri venosiS. epidermidis Valvole cardiache meccanicheS. aureus e S. epidermidis Inneschi vascolariCocchi Gram-positivi Dispositivi ortopediciS. aureus e S. epidermidis Protesi di vari organiS. aureus e S. epidermidis

17 BIOFILM E ANTIBIOTICI I batteri, sotto forma di biofilm, sono volte più resistenti al trattamento antibiotico rispetto al fenotipo planctonico. Gli antibiotici attualmente disponibili agiscono contro il fenotipo planctonico della cellula batterica e non contro il biofilm. NUOVI AGENTI ANTIBATTERICI ATTIVI ANCHE SUI BIOFILM OBIETTIVO DA PERSEGUIRE

18 Barriera meccanica Crescita lenta per riduzione di nutrienti Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa Cellule superificiali Cellule intermedie Cellule più profonde Protette dallo SLIME Crescita rallentata Esprimono un fenotipo biofilm specifico MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI ANTIBIOTICI

19 Osservazione della formazione del biofilm del ceppo di S. epidermidis DSM 3269 tramite test qualitativo di adesione al tubo di vetro

20 SVILUPPO DI BIOFILM IN CAMERA A FLUSSO


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