ерхні, полегшують прикріплення подальших клітин, позаклітинний матрикс утримує разом всю колонію. Нагромаджуються поживні речовини, клітини починають ділитися.
. Зростання (в англомовній літературі - дозрівання-II). Утворена зріла біоплівка, і тепер вона змінює свій розмір і форму. Позаклітинний матрикс служить захистом клітин від зовнішніх загроз.
. Дисперсія (викид бактерій): в результаті поділу періодично від біоплівки відриваються окремі клітини, здатні через деякий час прикріпитися до поверхні і утворити нову колонію. [5]
Початкове прикріплення мікробної клітини до поверхні субстрату здійснюється за рахунок дії електростатичних, гідрофобних сил, сил Ван дер Ваальса, неспецифічної адгезії. За результатами дослідів in vitro встановлено, що ступінь адгезії з подальшим формуванням біоплівок найбільш виражена до таких матеріалів, як латекс, силікон, полівінілхлорид. Адгезія до тефлону, поліуретану, нержавіючої сталі і титану виявляється меншою мірою. Всі вищеперелічені матеріали широко застосовуються в медичній практиці, що є додатковим ризиком появи біоплівок.
Адгезія до біологічних поверхнях (до клітин тканин, стінок судин) обумовлюється специфічною взаємодією білків-адгезінов або лектинів фімбрій екзоплазматіческого компартмента бактеріальної клітини з рецепторами або певними доменами поверхні мембран хазяйських клітин.
Розглянемо деякі приклади механізмів прикріплення у грампозитивних і грамнегативних бактерій. Найважливішим елементом у процесі адгезії стафілококів є (Polysaccharide Intercellular) (PIA) - полісахарид, який бере участь як в клітинній субстратной адгезії, так і в подальшому формуванні клітинних кластерів (клітинно-клітинна адгезія). PIA ініціює гемаглютинацію і перешкоджає фагоцитозу за рахунок активації бактеріальної агрегації. Ще один вивчений компонент екзоплазматіческого компартмента це?-токсін стафілококів, який кодується геном hla. Цей токсин, крім основної своєї функції - освіти порових каналів в мембранах клітин еукаріот (один з факторів вірулентності), - має ще й властивостями адгезін. Мутанти з порушеним біогенезом?-токсіна та/або PIA не здатні формувати повноцінні біоплівки. Також на перших стадіях формування біоплівок стафілококів значну роль відіграють BAP-білки (biofilm associated protein), тейхоевие кислоти, n-ацетилглюкозамин. За процеси адгезії, синтезу PIA та інших структурних компонентів матриксу біоплівок відповідає ica-оперон, що знаходиться в складній системі генетичної регуляції, що охоплює також експресію факторів вірулентності. icaADBC-локус виявлений у багатьох видів стафілококів, а також серед деяких інших грампозитивних мікроорганізмів. Всі вищевказані синтезовані компоненти специфічно взаємодіють з субстратами, вони здійснюють якірну функцію і ініціюють подальші процеси утворення біоплівки.
У грамнегативних мікроорганізмів важливу роль у адгезії і клітинної агрегації грають джгутики і фимбрии IV типу. Рух, обумовлене джгутиками, сприяє поширенню і утворенню клітинного моношару на субстраті, а фимбрии IV типу беруть участь в клітинній агрегації за рахунок лектинового взаємодії. Виявлено, що в початкові фази утворення біоплівок, у P.aeruginosa, активуються crc-гени, відповідальні за біосинтез фімбрій. Також експресується ген pilA, що кодує білок пилина, що є структурною одиницею фімбрій. У дослідах з P.aeruginosa було показано, що мутантні штами по генам, бере участі у біогенезу джгутиків і фімбрій IV типу, не здатні повною мірою формувати біоплівки. [3]
1.2 Ультроструктура біоплёнок
За допомогою конфокальної скануючої лазерної мікроскопії показано, що біоплівки - не структурним гомогенні моношари мікробних клітин на поверхні. Швидше вони можуть бути описані як гетерогенні в часі і в просторі структури. У більшості біоплівок можна спостерігати деякий рівень структурної різнорідності, коли сукупність клітин, вкраплених в екзополісахарідний матрикс, змінюється по щільності, створюючи відкриті області, де сформовані водні канали. (Додаток 2.)
Цей матрикс складається з суміші полісахаридів виділяються в навколишнє середовище (Екзополісахариди). [2] У хімічному відношенні матрикс розрізняється у різних таксонів. В цілому ж екстрацелюлярний шар містить такі полісахариди як декстран, гіалуронову кислоту, целюлозу та інші. Ця фракція найбільш виражена і складає близько 40-95%. Концентрація інших хімічних компонентів дуже сильно варіює. Частка білків може становити до 60%, ліпідів до 40% і нуклеїнових кислот 1-20%. Дані з'єднання знаходяться в гідратованому стані, оскільки 80-90% обсягу біоплівки займає вода. Екстрацелюлярний ДНК бере участь у адгезивних процесах і міжклітинних взаємодіях, але до кінця роль нуклеїнових кислот в матриксі не з'ясована.
Бактеріальні Екзопо...
