أخبارمقالات

الدكتورة غادة الجمال تكتب : تكوين البيوفيلم .. طريق البكتيريا نحو المقاومة

المقصود بالبيوفيلم:

هو تكدس معقد للكائنات المجهرية يتم بإفراز نسيج خارج الخلية محصن ولاصق.

علي عكس مزارع العوالق المستخدمة عادة في البيئات المختبرية فان النمط البكتيري السائد للنمو في الطبيعة هو مجتمعات ملتصقة بالسطح تسمى الأغشية الحيوية (البيوفيلم)

الخلفية التاريخية للبيوفيلم:

لاحظ الباحث الهولندي، Antoni van Leeuwenhoekأنطوني فان ليوينهوك  في القرن السابع عشر ، لأول مرة “البيوفيلم” على أسطح الأسنان باستخدام مجهر بسيط واعتبر هذا اكتشاف البيوفيلم وفي وقت لاحق من عام 1973 ، أشار Characklis إلى أن الأغشية الحيوية ليست عنيدة فحسب ، بل تُظهر مقاومة أعلى للمطهرات مثل الكلور. وفي عام 1978 ظهر مصطلح البيوفيلم ونبه العالم حول أهميته ومدي خطورته. تتوافر الأغشية الحيوية في كل مكان في الطبيعة ويمكن العثور عليها في الأماكن الصناعية والفنادق وقنوات مياه الصرف الصحي والحمامات والمختبرات والمستشفيات وتحدث عادة على الأسطح الصلبة المغمورة في محلول مائي أو الملامسة له.

تكوين البيوفيلم : *قد يؤثر وجود أسواط أو أهداب بالكائنات المجهرية على معدل التعلق الميكروبي بالأسطح كما يعتمد أيضا على التعبير عن جينات محددة بالخلايا توجه إنشاء البيوفيلم.

 تحدث عملية تكوين البيوفيلم من خلال سلسلة من الأحداث التي تؤدي إلى التكيف في ظل ظروف غذائية وبيئية متنوعة. هذه عملية متعددة الخطوات تخضع فيها الكائنات الحية الدقيقة لتغييرات معينة بعد التصاقها بالسطح. (أ) التعلق في البداية بسطح.     (ب) تشكيل مستعمرة صغيرة(ج) تكوين هيكل ثلاثي الأبعاد  (د) تكوين البيوفيلم ، النضج والانفصال (التشتت) نمو البيوفيلم:تبدأ الخلايا التي التصقت بالأسطح بالانقسام الخلوي، وتشكل المستعمرات الدقيقة، وتنتج البوليمرات خارج الخلية التي تحدد الغشاء الحيوي.

تتكون هذه المواد extracellular polymeric substances (EPSs) بشكل أساسي من البروتينات (<1-2٪) بما في ذلك الإنزيمات) ، DNA (<1٪) ، السكريات (1-2٪)  RNA (<1٪) ، بالإضافة إلى هذه المكونات ، الماء (حتى 97٪) هو الجزء الرئيسي من البيوفيلم المسؤول عن تدفق العناصر الغذائية داخل مصفوفة البيوفيلم

إن بنية الغشاء الحيوي ليست مجرد طبقة أحادية متجانسة ولكنها غير متجانسة وبمرور الوقت، تتواجد “قنوات مائية” تسمح بنقل العناصر الغذائية الأساسية والأكسجين إلى الخلايا التي تنمو داخل الغشاء الحيوي تميل الأغشية الحيوية إلى العمل تقريبًا كمرشحات لجذب الجزيئات بمختلف أنواعها، بما في ذلك المعادن ومكونات من العائل المضيف مثل الفيبرين، كرات الدم الحمراء والصفائح الدموية.

تنمو الكائنات المرتبطة بالبيوفيلم بشكل أبطأ من الكائنات الحية العوالق، ربما لأن الخلايا محدودة بسبب نضوب المغذيات و / أو الأكسجين. تنفصل الخلايا عن البيوفيلم نتيجة لنمو الخلايا وانقسامها أو إزالة كتل البيوفيلم التي تحتوي على مستعمرات من الخلايا. من الممكن أن تسبب هذه الخلايا المنفصلة عدوى جهازية، اعتمادًا على عدد من العوامل، بما في ذلك استجابة الجهاز المناعي للعائل المضيف.

مقاومة البيوفيلم لمضادات الميكروبات:

هناك على الأقل 3 أسباب لمقاومة الأغشية الحيوية لمضادات الميكروبات.

أولاً: تؤخر مصفوفة EPS انتشارمضادات الميكروبات داخل الغشاء الحيوي مع إبطال مفعولها إما بالتفاعل الكيميائي مع الجزيئات المضادة للميكروبات أو عن طريق الحد من معدل انتقالها.

ثانيًا: العمل على تثبيط معدلات نمو الميكروبات المكونة للبيوفيلم مما قلل من معدل إنتشارالعوامل المضادة للميكروبات بالخلية وبالتالي يؤثر على حركيات التعطيل.

ثالثًا: قد توفر البيئة المحيطة مباشرة بالخلايا داخل الغشاء الحيوي ظروفًا تحمي الكائن الحي بشكل أكبر. التحكم في البيوفيلم:*مبيد  الأهداب (pilicides) :حيث أن الأهداب تعد من أهم أسباب تكوين البيوفيلم وإذا تم إعاقة تكوينها يقلل من  فرصة تكوين البيوفيلم وقد صمم الباحثون مركبات اصطناعية صغيرة تعرف باسم pilicides التي تمنع تخليق الشعرة.ويتم تجميع ال pili  من خلال الية معينة ويستخدم pilicides  لاحداث خلل في هذه الالية وبالتالي لا تتجمع ال pilli  مما يقضي علي البيوفيلم  *انزيمات:Enzymes: طريقة أخرى فعالة لتحلل البيوفيلم باستخدام  الإنزيمات.  عندما يتحلل البيوفيلم بواسطة الإنزيمات والتي ينتج عنها إطلاق مكونات وخلايا بلاكتونية يمكن إزالتها بسهولة بواسطة أجهزة المناعة.

* استخدام التيارات الكهربائية: وقد تبين أن التيار الكهربائي له تأثير مضاد للعديد من الأنواع البكتيرية، وقد كان إستخدام التيارات الكهربائية بالتزامن مع المجالات الكهرومغناطيسية والموجات فوق الصوتية نتائج محسنة في القضاء على البيوفيلم. *طلاءات السطح: واحدة من أكثر الطرق فعالية لاستئصال أو منع الأغشية الحيوية البكتيرية على أسطح الأنابيب (ETTs) والقسطرة ويتم خلالها طلاء الأجهزة بالمعادن أو المطهرات أو مضادات الميكروبات

*البكتيريوفاج: وقد أثبتت الدراسات قدرة البكتيريوفاج على تثبيط أو تقليل تكوين البيوفيلم. وذلك  عندما تم استخدام فاج معدلة وراثيًا تحتوي على إنزيم  مثبط للبيوفيلم وبالمثل ، يمكن أيضًا استخدام (مزيج من فاجات متعددة) للقضاء الفعال والكامل على الأغشية الحيوية البكتيرية.

يطرح البيوفيلم مشكلة كبيرة للصحة العامة فالغشاء الحيوي يعمل علي حماية البكتيريا داخله من الضغوط البيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية والجفاف والمضادات الحيوية ومن الجهاز المناعي للعائل ولذلك تعتبر مصدر قلق كبير ليس فقط في البيئات السريرية حيث تسبب التهاب الجروح أو تستعمر الأجهزة الطبية ولكن أيضا في صناعة الأغذية فوجود البيوفيلم علي الأسطح الملامسة للأغذية يؤدي إلي تعقيد اجراءات التنظيف مما يؤدي إلي تفشى الأمراض التي تنقلها الأغذية.


باحث  أول /غادة أحمد الجمال –    معهد بحوث الصحة الحيوانية –معمل فرعي كفر الشيخ – قسم البكتيريولوجي – مركز البحوث الزراعية – مصر 


مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى