Microbiologia de Brock - Biofilmes e superfícies PDF

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Definição, função e importância dos biofilmes...

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Resumo Livro Microbiologia de Brock 14ª ed. – Capítulo 19.4

Biofilmes e superfícies As superfícies acabam por ser importantes habitats microbianos. Isso porque normalmente oferecem maior acesso a nutrientes, proteção contra predadores é perturbações fisico-químicas, sendo um local que permite que as células permaneçam em um ambiente favorável, se em serem removidas. Além disto, o fluxo através da superfície colonizada aumenta o transporte de nutrientes, fornecendo maiores recursos do que aqueles disponíveis às células planctônicas em um mesmo ambiente. Uma superfície pode também ser fornecida por outro organismo ou por um nutriente, como uma partícula de matéria orgânica. Em tais superfícies, os microorganismos aderidos catabolizam os nutrientes diretamente a partir da superfície da partícula. Um exemplo seriam as raízes de plantas intensamente colonizadas por bactérias do solo, que crescem a partir dos exsudatos orgânicos da planta, sendo possível o uso de corantes fluorescentes para sua detecção. Praticamente qualquer superfície natural ou artificial exposta aos microrganismos pode ser colonizada. Lâminas de microscopia podem ser utilizadas como superfícies experimentais, às quais os organismos se aderem e crescem. Para se observar tal ocorrência, uma lâmina pode ser imersa em um hábitat microbiano por um determinado período de tempo, e ser, posteriormente, examinada ao microscópio. A colonização na superfície pode ser apenas de micro colônias não visíveis a olho nu, ou pode consistir na acumulação de múltiplas células microbianas, tornando-se visíveis, por exemplo, em um vaso sanitário sem uso. O crescimento em superfícies pode ser problemático em algumas ocasiões. É que se observa em um hospital, quando a colonização microbiana é estabelecida em dispositivos de longa permanência, como em cateteres e acessos intravenosos, podendo causar infecções graves. Em alguns ambientes extremos, em que não existem pequenos herbívoros, (p. ex., fontes de água quente), a acumulação microbiana em uma superfície pode ser de vários centímetros de espessura, sendo até chamados de tapetes microbianos, e podendo conter inúmeros microorganismos fototróficos, autotróficos e heterotróficos. O crescimento bacteriano em superfícies discutido até aqui recebe a denominação de Biofilme. Resumidamente, ele nada mais é que organizações de células bacterianas aderidas a uma superfície e envoltas por uma matriz adesiva excretada pelas células e por células mortas. Normalmente, os biofilmes são compostos por várias camadas de células

embebidas em uma matriz de material poroso, podendo conter apenas uma ou várias espécies bacterianas (mais comum). Uma das mais relevantes propriedades das comunidades de biofilmes microbianos na clínica e indústria é a sua inerente tolerância aos antimicrobianos e outros estressores antimicrobianos. As razões para a maior tolerância incluem taxas de crescimento mais lento em biofilmes, reduzida penetração de substâncias antimicrobianas através da matriz extracelular, e a expressão de genes de aumento da tolerância ao estresse. Sua tolerância às substâncias antimicrobianas pode explicar por que razão os biofilmes são responsáveis por muitas infecções crônicas incuráveis ou de difícil tratamento, e também são difíceis de erradicar em sistemas industriais, onde os microrganismos crescem na superfície (incrustação) e podem prejudicar processos importantes. Muitos sinais, incluindo a comunicação célula a célula, fazem com que as bactérias deixem de viver livremente em suspensão no meio líquido para passarem a se desenvolver numa matriz sólida, sendo que o que se conhece por quorum sensing desencadeia a expressão de um subgrupo de genes necessários para a formação do biofilme. As bactérias de alguma maneira “percebem” uma superfície adequada e coordenam os eventos que levam ao crescimento da “colônia”. São quatro as razões envolvidas na formação dos biofilmes: 1) São um mecanismo de autodefesa, resistindo às forças físicas que poderiam remover as células sem adesão, bem como à fagocitose por protozoários e células do sistema imune e retardam a penetração de moléculas como antibióticos. 2) Permite que as células permaneçam em um nicho favorável. Biofilmes aderidos a superfícies ricas em nutrientes. 3) Os biofilmes são formados porque permitem às células viverem em estreita associação umas com as outras. Como observamos no caso de Pseudomonas aeruginosa e o biofilme formado em pacientes portadores de fibrose cística, esse processo facilita a comunicação intercelular e aumenta as chances de sobrevivência. Além disso, quando as células se encontram mais próximas umas das outras, as possibilidades de troca de nutrientes e permuta genética são aumentadas. 4) Finalmente, os biofilmes parecem ser a forma típica de crescimento das células bacterianas em ambientes naturais. Biofilmes têm utilizações significativas na medicina humana e no comércio. O controle dos biofilmes é um tema complexo e pouco se conhece a fim de combatê-los. Coletivamente, as indústrias investem altas somas no tratamento de ductos e outras

superfícies com o intuito de mantê-los livres de biofilmes. Novos agentes antimicrobianos capazes de penetrar em biofilmes, bem como fármacos que impeçam sua formação por interferirem com o processo de comunicação intercelular, estão sendo desenvolvidos. Uma classe de compostos químicos, denominados furanonas, por exemplo, são tidas como promissoras na prevenção de biofilmes em testes em superfícies abióticas....