¡Hola, Micromunders! Antes de comenzar os vamos a decir que estéis estas semanas muy atentos a la web porque se viene una SORPRESA de las grandes. ¡Estad muy atentos!
El otro día hablabamos de los mecanismos de resistencia. ¿Recordáis que hablamos de una cosa que se llamaban biofilms? Poneos cómodos porque hoy venimos a hablar sobre resistencia fisiológica.
¿Qué es un biofilm?
Un biofilm es un agrupamiento celular firmemente adherido a superficies. Frecuentemente los biofilms son consorcios de varias especies diferentes. Cada especie puede realizar distintas tareas para la comunidad microbiana.
Existe comunicación intraespecífica e interespecífica* para coordinar las etapas necesarias para formar y mantener la estructura. Formando lo que se conoce como microorganismos multicelulares.
*Comunicación intraespecífica: Entre individuos de la misma especie.
*Comunicación interespecífica: Entre dos o más individuos de diferente especie.
El crecimiento en biofilm y la unión a superficies requiere que las bacterias se aseguren de efectuar el contacto, para ello es necesario que se produzcan señales químicas coordinadas que les faciliten la comunicación. Las interacciones célula-célula se ven favorecidas por la proximidad de las bacterias en el biofilm. A la comunicación/relación que establecen las bacterias en el biofilm y que se encuentra mediada por pequeñas moléculas mensajeros químicos se denomina quorum sensing. Permite que las bacterias sientan la presencia de otros microorganismos, les permite también determinar la densidad de población o responder a las condiciones cambiantes del medio. El proceso quorum sensing funciona porque cada bacteria que se une a una superficie manda una molécula señal “yo estoy aquí” para que se unan más bacterias y aumentando la concentración de la señal, lo que permite que se acabe desarrollando el crecimiento en biofilm. La diferenciación en biofilm permite coordinar determinados eventos o acciones entre microorganismos.
¿Qué ventajas le confiere el biofilm a las bacterias?
En primer lugar, es un mecanismo de autodefensa microbiano que les permite resistir fuerzas físicas, fagocitosis, moléculas tóxicas, etc.
Además, permanecen en un medio favorable. Se forman y permanecen en condiciones de abundancia de nutrientes. Estos nutrientes son captados de forma eficiente ya que tienden a adherirse a las superficies.
Por otro lado, los diversos microorganismos crecen en contacto íntimo. Esto facilita la comunicación intercelular y el intercambio de genes (algo muy importante en la dispersión de la resistencia a antibióticos).
En definitiva, el estilo de vida en biofilm mejora las posibilidades de supervivencia. Haciéndolas resistentes a los antibióticos.
¿Y el problema para la salud?
Puede causar, por ejemplo, problemas en la placa dental. Su aparición forma caries o periodontitis entre otros problemas.
También esta detrás en infecciones crónicas como la fibrosis quística, la otitis media, la tuberculosis o las infecciones del tracto urinario.
Además pueden ocasionar infecciones en implantes como los catéteres, las prótesis de cadera o el DIU (implante anticonceptivo).
El problema de los biofilms: tratamiento.
Los biofilms bacterianos están asociados con procesos infecciosos pero también hay biofilms beneficiosos que tienen un papel protector. Por ejemplo, las células epiteliales de la vagina, por acción de los estrógenos, producen glucógeno y los biofilms de Lactobacillus, presentes en la misma, fermentan este glucógeno produciendo ácidos que disminuyen el pH vaginal. La disminución del pH previene la colonización de microorganismos patógenos. Si desaparece el biofilm y se produce una neutralización del pH se produce el desarrollo de microorganismos patógenos como Gardnerella vaginalis y otros microorganismos anaerobios.
Los biofilms también están involucrados en procesos infecciosos. La infección asociada a tejido dañado, cuerpo extraño y/o biomaterial tiene una serie de características comunes:
Colonización de sustratos por bacterias formadoras de biofilm.
Presencia de un tejido dañado, un biomaterial, etc.
Inicio de la infección por pequeños grupos de bacterias (inóculos).
Resistencia a los mecanismos del sistema inmune y a la terapia antibiótica mediada por el biofilm bacteriano.
Infecciones persistentes en el tiempo que no mejoran con el tratamiento antibiótico.
Presencia de inflamación, tejido dañado e incluso necrosis en la interfase tejido-implante (si se ha realizado un implante, como por ejemplo una prótesis de cadera).
Alteración de la respuesta inmune celular y humoral del huésped.
Las infecciones por biofilm resistentes más frecuentes suelen estar causadas por: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa.
En las infecciones agudas causadas por biofilm existe una característica común y es la respuesta al tratamiento antibiótico. Generalmente, cuando hay una infección aguda el tratamiento antibiótico breve resuelve la infección, pero en las infecciones agudas causadas por biofilm el tratamiento antibiótico no elimina por completo las bacterias, por lo que el paciente sufrirá episodios recurrentes. Esto se debe a que las bacterias que viven en biofilm pueden ser hasta 1.000 veces más resistentes.
¿Por qué son los biofilms más resistentes? Aunque esto aún se está investigando, se barajan las siguientes hipótesis:
La matriz de exopolisacárido* constituye una barrera de difusión físico-química que impide la entrada de agentes externos. Esta hipótesis es la más plausible.
Las bacterias que crecen en biofilm realizan un crecimiento más ralentizado debido a la limitación de nutrientes.
El crecimiento en biofilm permite que se cree un microambiente que puede llegar a competir con la acción antibiótica. Ejemplo: Un antibiótico actúa en medio básico, pero el biofilm ha acidificado el medio por lo que el antibiótico ya no puede ejercer su acción.
Respuesta al estrés: La respuesta a cambios en las condiciones del medio puede resultar beneficiosa para las bacterias. Si en el medio se produce un cambio de pH, pueden excretar sustancias para contrarrestar este cambio y evitar así la acción de un agente externo.
La matriz de exopolisacárido está formada por biopolímeros sintetizados por las bacterias. En este material se encuentran embebidas las bacterias.
Las funciones de esta matriz son:
Retener las células.
Mantener las células próximas entre sí, favoreciendo la comunicación.
Proteger las células de la acción de agentes externos que puedan ser perjudiciales.
Evita la desecación.
Autoras: Amanda Jiménez Anta (redes sociales). María Lorenzo Sánchez (web).
Bibliografía
Imágenes: Created with BioRender.com.
Nazar, J. (2007). Biofilms bacterianos. Revista de otorrinolaringología y cirugía de cabeza y cuello, 67(1), 161-172.
Lasa, I., Del Pozo, J. L., Penadés, J. R., & Leiva, J. (2005, August). Biofilms bacterianos e infección. In Anales del Sistema Sanitario de Navarra (Vol. 28, No. 2, pp. 163-175). Gobierno de Navarra. Departamento de Salud.
Asignatura de Fisiología y metabolismo microbiano de la Universidad de Salamanca.
