W dobie racjonalnej antybiotykoterapii, w której celowane leczenie zakażeń bakteryjnych opiera się na wynikach antybiogramu, zdarzają się sytuacje, w których prawidłowo dobrany schemat farmakoterapii okazuje się nieskuteczny. Jedną z przyczyn niepowodzeń terapeutycznych jest biofilm wytwarzany przez wywołujące zakażenie gatunki bakterii. Biofilm stanowi specyficzną, przestrzenną strukturę złożoną z drobnoustrojów oraz otaczającej je macierzy zewnątrzkomórkowej (EPS – extracellular polymeric substances), nadającej całości charakter trudno dostępnego mikrośrodowiska. Biofilm towarzyszy głównie przewlekłym infekcjom, np. zakażeniom ran w stopie cukrzycowej czy powikłanym zakażeniom implantowanych protez. Występuje również w charakterystycznych rodzajach zapaleń płuc, tj. w mukowiscydozie oraz odrespiratorowym zapaleniu płuc. Zakażenia przebiegające z obecnością biofilmu są trudne zarówno pod względem diagnostycznym, jak i terapeutycznym, dlatego stanowią wyzwanie w codziennej praktyce klinicznej.

Biofilm – bakteryjna fortyfikacja

Bakterie występują w środowisku zewnętrznym oraz w organizmie człowieka w dwóch formach – luźno bytującej, tzw. planktonicznej, oraz zorganizowanej w formie biofilmu. Powstawanie biofilmu jest procesem kilkustopniowym, na który składają się: kolonizacja, dojrzewanie i dyspersja.

Proces formowania biofilmu rozpoczyna adhezja planktonicznych bakterii do tkanek gospodarza za pośrednictwem specyficznych organelli bakteryjnych, tj. rzęsek, fimbrii, białek powierzchniowych. Ścisły kontakt bakterii z podłożem powoduje aktywację genów umożliwiających prowadzenie osiadłego trybu życia. Bakterie tracą niepotrzebne już rzęski i rozpoczynają syntezę składników macierzy pozakomórkowej złożonej głównie z polisacharydów, tj. celulozy, substancji humusowych, białek i lipidów.

Biofilm, dojrzewając, organizuje się w kilkupoziomową strukturę, w której bakterie bytujące na różnych poziomach wykazują odmienne właściwości uwarunkowane dostępem składników odżywczych. Te położone najgłębiej cechują się zwolnionym metabolizmem i mogą przechodzić w stan uśpienia, tworząc tzw. persisters, tj. formy podobne do przetrwalników, oporne na antybiotyki i czynniki środowiska¹. Formy persisters, choć stanowią niewielką część biofilmu, odgrywają niezwykle ważną rolę w przewlekłych zakażeniach. Wyższe warstwy biofilmu zasiedlają mikroby charakteryzujące się wzmożonym metabolizmem.