Biofilmes Bacterianos: Ameaças e Impactos

Prévia do material em texto

Biofilmes 
bacterianos
Mecanismos de agressão e defesa aplicados
Prof. Nicholas Morais Bezerra
Objetivos de aprendizagem
▹ Qual a importância higiênico-sanitária em relação aos
biofilmes?
▹ O que leva um microrganismo se aderir em uma superfície?
Quais as vantagens para os microrganismos de um biofilme?
▹ Qual o impacto econômico na indústria de alimentos?
▹ Qual o impacto na saúde pública?
Introdução
Definição: comunidade de microrganismos aderidos à uma superfície sólida e
embutidos em uma matriz de substâncias poliméricas extracelulares que
contém carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos em um ambiente com
líquidos.
A matriz de substâncias poliméricas extracelulares é produzida pelos próprios
mo e organizada em estruturas complexas, que lhes confere resistência
mecânica e antimicrobiana.
Em ambientes naturais, 95% a 99% dos microrganismos existem na forma de
biofilmes, que podem ser encontrados em quase todos os substratos que
possuam n.vel de umidade suficiente para suportar seu crescimento.
Um rio com lodo, é considerado um biofilme.
Introdução
Os biofilmes podem ser benéficos, pois são capazes de proteger as
membranas mucosas de microrganismos nocivos.
Os biofilmes podem entupir os canos de água e, quando crescem sobre
implantes médicos, como próteses articulares e cateteres, têm a capacidade
de causar infecções.
Vantagens para o microrganismo
Crescimento ordenado.
Captação de nutrientes.
Proteção.
Desvantagens para o microrganismo
Acúmulo de metabólitos tóxicos.
Introdução.
Podem existir como agregados mais ou menos confluentes, em
camadas únicas ou arquiteturas tridimensionais.
Quando constituídos por várias camadas de células, apresentam canais
que permitem o fluxo de líquido e gases, a dispersão de nutrientes e o
descarte de componentes
Composição: 
Água é a fração mais significativa, podendo chegar a 97% da matriz. 
Os microrganismos representam frequentemente 2 a 5% da matriz.
Como são formados os biofilmes?
Superfície
Como são formados os biofilmes?
Superfície
As células inicialmente planctônicas (móveis) aderem a uma superfície,
primeiro de forma reversível e depois irreversivelmente, e tornam-se sésseis
(fixos).
As microcolônias iniciam a comunicação entre si através da produção de
moléculas auto-indutores que levam à expressão de genes específicos. Como
resultado, as células segregam uma matriz de polissacarídeos extracelulares.
As bactérias multiplicam-se, levando à expansão e maturação do biofilme.
Regressão ao estágio planctônico. Nesta fase são produzidas enzimas
sacarolíticas que quebram os polissacarideos permitindo que as células
bacterianas à superfície do biofilme se soltem para o meio.
Como se formam os biofilmes?
Adesão Primária
▹ Aproximação da superfície
▸ Acaso?
▸ Motilidade /Quimiotaxia?
▹ Interações
▸ Eletrostáticas
▸ Hidrofóbicas
▹ Fatores da superfície
▸ Plaquetas, fibrinas
▹ Fatores do Microorganismo
▸ Adesinas (pili, fímbrias)
Adesão Secundária (Ancoragem)
Formação da matriz extra-celular
=
Polissacárides
+
Componentes ancorados
Propriedades dos biofilmes
Superfície
Metabolismo reduzido
Fase Estacionária
Maior proliferação
Propriedade dos biofilmes
▹ Bactérias em biofilmes, particularmente aquelas
presentes nas camadas mais internas, apresentam
reduzidas taxas metabólicas e de crescimento.
▹ A matriz de polímeros extracelulares age como um
adsorvente, reduzindo a quantidade de
antimicrobiano disponível para interagir com as
células do biofilme
Superfície
Circulação de água, 
oxigênio e nutrientes.
Propriedades dos biofilmes
ANTIBIÓTICOS
Propriedades dos biofilmes
Filtragem
Penetração lentificada 
e/ou reduzida na matriz 
polissacáride.
Propriedade dos biofilmes
▹ A matriz de substancias poliméricas extracelulares pode
reduzir fisicamente a penetração do agente
antimicrobiano.
▹ células em biofilme são fisiologicamente distintas de
células planctônicas e expressam fatores de proteção
específicos
ANTIBIÓTICOS
Propriedades dos biofilmes
Redução da Atividade
Menor atuação dos 
antimicrobianos em 
células bacterianas 
quiescentes.
ANTIBIÓTICOS
Propriedades dos biofilmes
Redução da Atividade
O ambiente do biofilme 
(ex.: pH) prejudica a 
atividade antimicrobiana.
Propriedade dos biofilmes
▹ A matriz de exopolissacarídeos pode reagir e causar a
inativação dos sanitizantes.
▹ Biofilmes formados por diferentes espécies, como os que
são encontrados nas indústrias de alimentos, representam
um maior risco, uma vez que estas podem proteger umas
ás outras durante a aplicação de agentes químicos.
Microrganismos mais comuns nos biofilmes
▹ Pseudomonas.
▹ Enterococcus.
▹ Listeria. 
▹ Yersinia.
▹ Salmonella.
▹ Escherichia coli.
▹ Staphylococcus. 
▹ Bacillaceae. (B. cereus)
Microrganismos mais comuns nos biofilmes
▹ Biofilmes microbianos são produzidos por culturas puras de
bactérias e por consórcios de microrganismos, que podem
incluir fungos, protozoários e algas.
▹ Os biofilmes mais comuns na natureza são heterogêneos,
compostos por duas ou mais espécies:
▸ Os produtos dometabolismo de uma espécie auxiliar o crescimento das outras.
▸ A adesão de uma dada espécie pode fornecer ligandos que promovem a ligação de
outras.
Tipos de biofilmes
▹ O biofilme aderido a um substrato.
▹ O biofilme em suspensão.
▹ O biofilme de subsolo.
Biofilmes no Ambiente
▹ Camadas do solo;
▹ Ambientes aquáticos;
▹ Ambientes “urbanos”:
▸ Sistemas de tubulação (água e esgoto)
▸ Reservatórios de água;
▸ Edificações.
Biofilmes na indústria de alimentos
▹ Aderência a resíduos orgânicos e inorgânicos presentes na
superfície de equipamentos e utensílios.
▹ Redução da eficiência e vida útil de equipamentos, em
função do fenômeno denominado corrosão
microbiologicamente induzida.
▹ Células sesseis são mais resistentes ao processo de
desinfecção.
Biofilmes na indústria de alimentos
▹ Desprendimento podem causar:
▸ Prejuízos econômicos
▸ Risco de ocorrência de toxinfecções alimentares.
Biofilmes na saúde pública
▹ Presença em superfícies poliméricas e hidrofóbicas, tais como
implantes dentários e médicos, principalmente em dispositivos de
uso prolongado.
▹ A maioria dos aparelhos médicos pode ser extensivamente
colonizada por biofilmes.
▹ No caso de marcapassos artificiais, infecções são uma das causas
mais comuns de problemas, com incidência variando de 1% a 5%.
Biofilmes na saúde pública
▹ Os estafilococos são os patógenos isolados mais frequentes em
infecções relacionadas aos marca-passos, cerca 50% a 70% dos
casos são causados por Staphylococcus.