Biofilmy bakteryjne w zakażeniach górnych dróg oddechowych

za­gra­ża­ją­cych ży­ciu na­stępstw. Bio­fil­my po­wsta­ją, gdy nie­zor­ga­ni­zo­wa­ne or­ga­ni­zmy plank­to­no­we za­czy­na­ją przy­le­gać do po­wierzch­ni. W wie­lo­bak­te­ryj­nym śro­do­wi­sku bio­fil­mu or­ga­ni­zmy wza­jem­nie od­dzia­łu­ją na sie­bie na dro­dze wy­mia­ny me­ta­bo­li­tów, en­zy­mów i ma­te­ria­łu ge­ne­tycz­ne­go. Bak­te­rie two­rzą­ce ko­lo­nię ży­ją w wa­run­kach, któ­re w in­nej sy­tu­acji by­ły­by nie­ko­rzyst­ne. Po­dej­rze­wa się, że w za­ka­że­niach gór­nych dróg od­de­cho­wych two­rzą się bio­fil­my, po­nie­waż po­sie­wy czę­sto są ujem­ne, a za­ka­że­nia te czę­sto prze­bie­ga­ją w spo­sób upo­rczy­wy, na­wra­ca­ją­cy i bar­dzo czę­sto są opor­ne na le­cze­nie. Pre­zen­to­wa­na pra­ca przed­sta­wia opu­bli­ko­wa­ne w ostat­nim cza­sie do­wo­dy na ist­nie­nie bio­fil­mów bak­te­ryj­nych w za­ka­że­niach gór­nych dróg od­de­cho­wych.

Wpro­wa­dze­nie

Bio­fil­my zde­fi­nio­wa­no ja­ko zwar­tą ko­lo­nię ko­mó­rek bak­te­ryj­nych, oto­czo­nych wy­pro­du­ko­wa­ną przez sie­bie po­li­me­ro­wą ma­cie­rzą, któ­ra przy­le­ga do obo­jęt­nej lub ży­wej po­wierzch­ni. ¹ Jest to pre­fe­ro­wa­na przez bak­te­rie for­ma ży­cia w śro­do­wi­sku na­tu­ral­nym. Przy­le­ga­nie do po­wierzch­ni w obec­no­ści wo­dy umoż­li­wia bak­te­riom ko­lo­ni­za­cję i wzrost. Z ma­cie­rzy­stej ko­lo­nii uwal­nia­ne są plank­to­no­we „desz­cze” luź­no uno­szą­cych się bak­te­rii, do­peł­nia­jąc cykl ży­cio­wy bio­fil­mu. ² Nie­któ­re or­ga­ni­zmy two­rzą po­dob­ną do ślu­zu po­za­ko­mór­ko­wą macierz. Re­kru­ta­cja wie­lu ga­tun­ków droż­dży i grzy­bów mo­że pro­wa­dzić do po­wsta­nia struk­tur trój­wy­mia­ro­wych.

Ka­na­ły we­wnątrz bio­fil­mu, słu­żą­ce do prze­ka­zy­wa­nia sub­stan­cji od­żyw­czych i usu­wa­nia pro­duk­tów prze­mia­ny ma­te­rii, moż­na po­rów­nać do taśm pro­duk­cyj­nych w fa­bry­ce. Po osią­gnię­ciu ma­sy kry­tycz­nej bak­te­rie zy­sku­ją zdol­ność zło­żo­nej sy­gna­li­za­cji mię­dzy­ko­mór­ko­wej (qu­orum sen­sing).

Ukształ­to­wa­ny bio­film jest jak for­te­ca: ży­ją­ce w ko­lo­nii bak­te­rie ma­ją wspól­ny ze­staw me­cha­ni­zmów obron­nych, dzię­ki któ­rym mo­gą unik­nąć prze­ciw­bak­te­ryj­ne­go ata­ku. ³ Bio­fil­my są opor­ne na środ­ki de­zyn­fek­cyj­ne i pro­mie­nio­wa­nie ul­tra­fio­le­to­we. Opor­ność na leki przeciwbakteryjne jest zwią­za­na z bra­kiem pe­ne­tra­cji po­wierzch­nio­wej, po­wsta­niem opor­nych fe­no­ty­pów oraz nie­przy­ja­znym mi­kro­śro­do­wi­skiem we­wnątrz bio­fil­mu. Ho­dow­la bak­te­rii (uzy­ska­nie do­dat­nich po­sie­wów) w tym zmie­nio­nym sta­nie me­ta­bo­licz­nym jest również znacz­nie utrud­nio­na.

Stan­dar­do­we oznaczenia lekooporności, opra-cowane dla wol­no uno­szą­cych się or­ga­ni­zmów plank­to­no­wych, w przy­pad­ku bio­fil­mu da­ją wy­ni­ki fał­szy­wie ujem­ne. Wol­no uno­szą­ce się bak­te­rie są znacz­nie bar­dziej wrażliwe na dzia­ła­nie leków przeciwbakteryjnych. W jed­nym ba­da­niu mi­ni­mal­ne stę­że­nie ha­mu­ją­ce wzrost β­-lak­ta­ma­zo­-ujem­ne­go szcze­pu Kleb­siel­la pneu­mo­niae wy­no­si­ło dla am­pi­cy­li­ny 2 µg/ml w za­wie­si­nie wod­nej, pod­czas gdy ten sam szczep w po­sta­ci bio­fil­mu zo­stał le­d­wie na­ru­szo­ny po 4-go­dzin­nej eks­po­zy­cji na an­ty­bio­tyk w stę­że­niu 5000 µg/ml. ⁴

Na­le­ża­ło­by za­tem ocze­ki­wać, że cho­ro­by, w któ­rych ob­ser­wu­je się bio­film, bę­dą prze­bie­gać ja­ko cho­ro­by prze­wle­kłe, na­wra­ca­ją­ce, z opor­no­ścią na kon­wen­cjo­nal­ne le­cze­nie an­ty­bio­ty­ko­we i bra­kiem moż­li­wo­ści uzy­ska­nia do­dat­nich wy­ni­ków po­sie­wów. Po­dej­rze­wa­no m.in., że bio­film po­wsta­je w prze­bie­gu wie­lu prze­wle­kłych za­ka­żeń, w tym mu­ko­wi­scy­do­zy. ⁵

In­te­rak­cja z go­spo­da­rzem

Gór­ne dro­gi od­de­cho­we sta­no­wią ide­al­ne miej­sce do ko­lo­ni­za­cji bak­te­ryj­nej i wzro­stu bio­fil­mu. Jest tam cie­pło i wil­got­no, ży­ją­ce w po­wie­trzu pa­to­ge­ny ma­ją do nich ła­twy do­stęp.

Gór­ne dro­gi od­de­cho­we są po­kry­te bło­ną pro­du­ku­ją­cą śluz oraz urzę­sio­nym na­błon­kiem. Śluz chro­ni na­bło­nek przed wy­su­sze­niem, bez­po­śred­nim kon­tak­tem z pa­to­ge­na­mi i dzia­ła jak fi­zjo­lo­gicz­na pu­łap­ka. Bak­te­rie i róż­ne cząst­ki, za­nim prze­do­sta­ną się do gar­dła i zo­sta­ną po­łknię­te, są wy­ła­py­wa­ne w war­stwie po­kry­wa­ją­cej bło­nę ślu­zo­wą. Nie­na­ru­szo­ny na­bło­nek gór­nych dróg od­de­cho­wych jest nie­zbęd­ny do utrzy­ma­nia ich w do­brym stanie. W pro­wa­dzo­nym ostat­nio ba­da­niu oce­nia­ją­cym dys­try­bu­cję bio­fil­mów w biop­ta­tach po­bra­nych z za­tok i no­sa pa­cjen­tów z opor­nym na le­cze­nie za­ka­że­niem ba­da­cze ob­ser­wo­wa­li pra­wi­dło­we ko­mór­ki urzę­sio­ne w prób­kach, w któ­rych nie by­ło bio­fil­mów. Na­to­miast w prób­kach, w któ­rych by­ły bio­fil­my, ko­mór­ki urzę­sio­ne nie wy­stę­po­wa­ły. ⁶ Po­za tym Chun i wsp. ⁷ wy­ka­za­li, że zróż­ni­co­wa­ny na­bło­nek dróg od­de­cho­wych czło­wie­ka mo­że in­ak­ty­wo­wać czą­stecz­ki qu­orum sen­sing Pseu­do­mo­nas aeru­gi­no­sa.

Gór­ne dro­gi od­de­cho­we to im­mu­no­lo­gicz­na li­nia obro­ny or­ga­ni­zmu przed mi­kro­or­ga­ni­zma­mi. Łą­cze­nie się bak­te­rii z ro­dzi­ny pneu­mo­ko­ków z ko­mór­ka­mi go­spo­da­rza ini­cju­je we­wnętrz­ną nie­im­mu­no­lo­gicz­ną od­po­wiedź. Na­stę­pu­je wstęp­na sty­mu­la­cja oczysz­cza­nia ślu­zo­wo­-rzę­sko­we­go oraz uwol­nie­nie sub­stan­cji prze­ciw­bak­te­ryj­nych, ta­kich jak lak­to­fe­ry­na, li­zo­zym, pe­rok­sy­da­zy, oraz pep­ty­dów, ta­kich jak de­fen­sy­ny. Lak­to­fe­ry­na jest wszech­obec­nym skład­ni­kiem ludz­kich sub­stan­cji se­kre­cyj­nych. Che­la­ta­cja że­la­za sty­mu­lu­je ruch drga­ją­cy pa­łecz­ki ro­py błę­kit­nej (P. aeru­gi­no­sa), ha­mu­ją­cy two­rze­nie przez bak­te­rie ma­cie­rzy, co jest ko­niecz­ne do utwo­rze­nia bio­fil­mu. ⁸

Przy­sto­so­wa­nie ukła­du od­por­no­ścio­we­go ini­cju­ją po­je­dyn­cze grud­ki chłon­ne w pier­ście­niu Wal­dey­era pro­du­ku­ją­ce im­mu­no­glo­bu­li­ny. Ko­mór­ki oso­cza w blasz­ce wła­ści­wej rów­nież uwal­nia­ją se­kre­cyj­ną im­mu­no­glo­bu­li­nę A. ⁹

Ob­ja­wy za­ka­że­nia gór­nych dróg od­de­cho­wych są przede wszyst­kim kon­se­kwen­cją od­po­wie­dzi im­mu­no­lo­gicz­nej go­spo­da­rza na obec­ność pa­to­ge­nu. Uwol­nie­nie me­dia­to­rów za­pal­nych, obrzęk, wy­sięk oraz prze­się­ka­nie po­wo­du­ją pie­cze­nie, po­draż­nie­nie, ka­tar i prze­krwie­nie. W no­sie blo­ka­da kom­plek­su uj­ścio­wo­-prze­wo­do­we­go pro­wa­dzi do ob­tu­ra­cji i za­blo­ko­wa­nia za­tok. W no­so­gar­dle ob­tu­ra­cja trąb­ki Eu­sta­chiu­sza mo­że pro­wa­dzić do za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go. W źle wen­ty­lo­wa­nych ja­mach ob­ni­ża się pręż­ność tle­nu, a na­stęp­nie pro­mo­wa­ny jest fe­no­typ bio­fil­mu.

Osie­dla­nie się

Pierw­szym eta­pem for­mo­wa­nia się bio­fil­mu jest umo­co­wa­nie się wol­no ży­ją­cych bak­te­rii plank­to­no­wych na po­wierzch­ni. Przej­ście do na­stęp­ne­go eta­pu wy­ma­ga eks­pre­sji se­tek bia­łek na no­wej po­wierzch­ni oraz eks­pre­sji wie­lu li­po­oli­go­sa­cha­ry­dów.

Więk­szość za­ka­żeń gór­nych dróg od­de­cho­wych ma etio­lo­gię wi­ru­so­wą; po­wszech­nie wy­stę­pu­ją­ce wi­ru­sy mo­gą więc po­wo­do­wać wstęp­ne za­bu­rze­nia funk­cjo­no­wa­nia bło­ny ślu­zo­wej go­spo­da­rza, co jest ko­niecz­ne do znisz­cze­nia ba­rie­ry obron­nej. Za­ka­że­nia wi­ru­so­we in­du­ku­ją bodź­ce za­pal­ne, ak­ty­wu­jąc ko­mór­ki śród­błon­ka do zmia­ny wzo­ru eks­pre­sji re­cep­to­rów po­wierzch­nio­wych. W tym sa­mym cza­sie znisz­cze­nie ko­mó­rek urzę­sio­nych oraz osła­bie­nie oczysz­cza­nia ślu­zo­wo­-rzę­sko­we­go pro­wa­dzi do za­trzy­ma­nia i gro­ma­dze­nia wy­dzie­li­ny. Uła­twia to bak­te­riom przy­le­ga­nie oraz trans­for­ma­cję do fe­no­ty­pu bio­fil­mu. W wa­run­kach la­bo­ra­to­ryj­nych wy­ka­za­no po­dwo­je­nie przy­le­ga­nia pneu­mo­ko­ków w ho­dow­li „ak­ty­wo­wa­nych” czyn­ni­kiem wi­ru­so­wym ko­mór­kach płuc. Zwięk­szo­ne przy­le­ga­nie by­ło zwią­za­ne z obec­no­ścią no­we­go re­cep­to­ra wo­do­ro­wę­gla­no­we­go oraz czyn­ni­ka ak­ty­wu­ją­ce­go płyt­ki krwi. ¹⁰ Po­dob­ne efek­ty uzy­ska­no po eks­po­zy­cji na ri­no­wi­ru­sa, wi­ru­sa RS (ludz­kie­go syn­cy­tial­n­ego wi­ru­sa od­de­cho­we­go) oraz wi­ru­sa gry­py.

Gre­iner i wsp. ¹¹ wy­ka­za­li zmniej­sze­nie for­mo­wa­nia bio­fil­mów przez nie­skla­sy­fi­ko­wa­ne szcze­py Ha­emo­phi­lus in­flu­en­zae ho­do­wa­ne in vi­tro w śro­do­wi­sku po­zba­wio­nym kwa­su sia­lo­we­go (N­-ace­ty­lo­neu­ra­mi­no­we­go). Na­stęp­nie ba­da­no szcze­py z mu­ta­cja­mi w po­szcze­gól­nych ge­nach od­po­wia­da­ją­cych za bio­syn­te­zę wo­do­ro­wę­gla­nów i li­po­oli­go­sa­cha­ry­dów. Wy­ka­za­no, że szczep 2019 pro­du­ku­je bio­film za­wie­ra­ją­cy α2,6-po­li­mer kwa­su sia­lo­we­go, a je­go za­war­tość w li­po­oli­go­sa­cha­ry­dach zwięk­sza się wraz z two­rze­niem się for­my bio­fil­mu. Wy­twa­rza­ne przez ko­mór­ki go­spo­da­rza sia­lo­gli­ko­pro­te­iny i śluz dzia­ła­ją jak re­cep­to­ry, wzmagając ad­he­zję H. in­flu­en­zae. Usu­wa­nie kwa­su sia­lo­we­go z po­wierzch­ni ko­mó­rek go­spo­da­rza przez neu­ra­mi­ni­da­zy in­nych bak­te­rii i wi­ru­sów mo­że być spo­so­bem kon­ku­ren­cji mię­dzy­ga­tun­ko­wej w mie­sza­nych za­ka­że­niach opor­tu­ni­stycz­nych. Nie­skla­sy­fi­ko­wa­ne szcze­py H. in­flu­en­zae są waż­ny­mi pa­to­ge­na­mi ukła­du od­de­cho­we­go u lu­dzi, szcze­gól­nie w ostrym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go i wy­się­ko­wym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go. Rów­nież Swords i wsp. ¹² wy­ka­za­li, że skład­ni­kiem bio­fil­mów H. in­flu­en­zae jest kwas sia­lo­wy, a do ich po­wsta­wa­nia ko­niecz­na jest ak­tyw­ność syn­ta­zy CMP­-Neu­5Ac. Eks­pre­sja kwa­su sia­lo­we­go na po­wierzch­ni bak­te­rii mo­że na dro­dze mi­mi­kry do gli­ko­pro­te­in znaj­du­ją­cych się w ślu­zie i na po­wierzch­ni ko­mó­rek go­spo­da­rza sta­no­wić ochro­nę prze­ciw­ko na­tu­ral­nej od­por­no­ści.

In­ni ba­da­cze opi­sa­li me­to­dę in vi­tro po­zwa­la­ją­cą ba­dać two­rze­nie się bio­fil­mów w wy­dzie­li­nie z ucha środ­ko­we­go dzie­ci z je­go za­pa­le­niem oraz w plwo­ci­nie osób do­ro­słych z prze­wle­kłą ob­tu­ra­cyj­ną cho­ro­bą płuc. ¹³ Ob­ser­wo­wa­li oni eks­pre­sję bia­łek ścia­ny ko­mór­ko­wej (P1, P5 oraz P6) pod­czas wzro­stu bio­fil­mu i zmia­nę eks­pre­sji epi­to­pu na li­po­po­li­sa­cha­ry­dach nie­skla­sy­fi­ko­wa­nych szcze­pów H. in­flu­en­zea. We wcze­snym sta­dium po­wsta­wa­nia bio­fil­mu istot­ne by­ło rów­nież two­rze­nie włosowatych, pustych w środku fimbrii.

Qu­orum sen­sing to pro­ces, w któ­rym bak­te­rie, wy­sy­ła­jąc i od­bie­ra­jąc sy­gna­ły ze­wną­trz­ko­mór­ko­we lub wy­twa­rza­jąc au­to­in­duk­to­ry, wpły­wa­ją na za­cho­wa­nie ca­łej po­pu­la­cji. Au­to­in­duk­tor­-2 jest syn­te­ty­zo­wa­ny przez pro­dukt ge­nu luxS, któ­ry wy­stę­pu­je u wie­lu ga­tun­ków bak­te­rii. ¹⁴ Ko­mu­ni­ka­cję po­mię­dzy ga­tun­ka­mi ba­da­no ostat­nio dla Strep­to­coc­cus an­gi­no­sus, po­wszech­nie wy­stę­pu­ją­ce­go ko­men­sa­la, któ­re­go obec­ność stwier­dza się tak­że w gór­nych dro­gach od­de­cho­wych. ¹⁵ Znisz­cze­nie ge­nu luxS u S. an­gi­no­sus stwo­rzy­ło niefor­mu­ją­ce­go bio­fil­mu mu­tan­ta.

Bio­fil­my w za­ka­że­niach gór­nych dróg od­de­cho­wych

Prze­wle­kłe za­pa­le­nie błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych, prze­wle­kłe rop­ne i na­wra­ca­ją­ce ostre za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go, prze­trwa­łe wy­się­ko­we za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go oraz za­pa­le­nie gar­dła i mig­dał­ków pod­nie­bien­nych na­le­żą do prze­wle­kłych na­wra­ca­ją­cych sta­nów cho­ro­bo­wych; za­cho­ro­wal­ność i ry­zy­ko wy­stą­pie­nia za­gra­ża­ją­cych ży­ciu po­wi­kłań w tych cho­ro­bach są znacz­ne. Ma­te­riał dia­gno­stycz­ny jest cza­sa­mi trud­ny do ho­dow­li, a ob­ja­wy świad­czą o  sła­bej skuteczności antybiotykoterapii. W wie­lu przy­pad­kach wy­da­je się, że je­dy­nym sku­tecz­nym roz­wią­za­niem jest le­cze­nie chi­rur­gicz­ne. Co­raz wię­cej do­wo­dów wska­zu­je jed­nak, że du­żą ro­lę w utrzy­my­wa­niu się za­ka­żeń gór­nych dróg od­de­cho­wych mo­gą od­gry­wać bio­fil­my.

Za­pa­le­nie błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych

Prze­wle­kłe za­pa­le­nie blony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych jest w Sta­nach Zjed­no­czo­nych jed­ną z naj­częst­szych cho­rób. Ma ona znacz­ny wpływ na ja­kość ży­cia i sta­no­wi du­że ob­cią­że­nie fi­nan­so­we dla po­dat­ni­ków. Ob­li­czo­no, że 30 mln pa­cjen­tów ge­ne­ru­je cał­ko­wi­ty rocz­ny koszt w wy­so­ko­ści bli­sko 6 mld do­l. ¹⁶

Do­wo­du, że bio­fil­my roz­wi­ja­ją się w za­to­kach przy­no­so­wych, do­star­czy­li Per­loff i Pal­me­r ¹⁷ , wpro­wa­dza­jąc P. aeru­gi­no­sa do za­to­ki szczę­ko­wej kró­li­ka. Prób­ki bło­ny ślu­zo­wej po­bie­ra­no i oce­nia­no, wy­ko­nu­jąc ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię elek­tro­no­wą (SEM – scan­ning elec­tron mi­cro­sco­pe) od 1 do 20 dnia po za­ka­że­niu. We wszyst­kich 22 prób­kach zna­le­zio­no wcze­sne do­wo­dy na uszko­dze­nie na­błon­ka urzę­sio­ne­go i na­stę­po­we for­mo­wa­nie bio­fil­mu. Tyl­ko w jed­nym przy­pad­ku stwier­dzo­no jed­nak do­dat­ni po­siew Pseu­do­mo­nas. Bio­fil­mów nie ob­ser­wo­wa­no w prób­kach kon­tro­l­nych.

Cry­er i wsp. ¹⁸ zi­den­ty­fi­ko­wa­li bio­fil­my bak­te­ryj­ne, wy­ko­nu­jąc ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię elek­tro­no­wą bło­ny ślu­zo­wej pa­cjen­tów z opor­nym na le­cze­nie prze­wle­kłym za­pa­le­niem za­tok po nie­sku­tecz­nym le­cze­niu przeciwbakteryjnym i en­do­sko­po­wej ope­ra­cji za­tok. Po­za tym prze­pro­wa­dzo­no pi­lo­ta­żo­we ba­da­nie z za­sto­so­wa­niem ska­nin­go­wej mi­kro­sko­pii elek­tro­no­wej, aby wy­ka­zać obec­ność bio­fil­mów w prób­kach tka­nek po­bra­nych z pusz­ki si­to­wej 5 pa­cjen­tów pod­da­nych en­do­sko­po­wej ope­ra­cji za­tok z po­wo­du prze­wle­kłe­go za­pa­le­nia ja­my no­so­wej i za­tok przy­no­so­wych. ¹⁹ W ho­dow­lach ze wszyst­kich pró­bek za­ob­ser­wo­wa­no wzrost nie­swoistych bak­te­rii i wy­ka­za­no uszko­dze­nie bło­ny ślu­zo­wej z uszko­dze­niem lub od­sło­nię­ciem ko­mó­rek urzę­sio­nych i kub­ko­wych. ¹⁹

Trans­mi­syj­na mi­kro­sko­pia elek­tro­no­wa (TEM – trans­mis­sion ele­ctron mi­cro­sco­py) wy­ka­za­ła rów­nież bio­fil­my utwo­rzo­ne przez bak­te­rie z ro­dza­ju Pseu­do­mo­nas w ma­te­ria­le po­bra­nym z za­to­ki szczę­ko­wej u 2 z 4 pa­cjen­tów z prze­wle­kłym za­pa­le­niem błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych. ²⁰ W pro­spek­tyw­nym, kon­tro­lo­wa­nym ba­da­niu z za­sto­so­wa­niem ska­nin­go­wej mi­kro­sko­pii elek­tro­no­wej za­ob­ser­wo­wa­no for­mo­wa­nie się bio­fil­mu w ma­te­ria­le z no­sa i za­tok przy­no­so­wych u 24 z 30 pa­cjen­tów z prze­wle­kłym za­pa­le­niem błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych. ²¹ W czte­rech przy­pad­kach, w któ­rych ope­ra­cja no­sa zo­sta­ła wy­ko­na­na z in­nych przy­czyn, nie wy­ka­za­no for­mo­wa­nia się bio­fil­mu ani do­wo­dów na uszko­dze­nie ko­mó­rek urzę­sio­nych czy kub­ko­wych. Ana­li­zie prze­kro­ju z za­sto­so­wa­niem trans­mi­syj­nej mi­kro­sko­pii elek­tro­no­wej pod­da­no rów­nież pod­gru­pę sze­ściu pró­bek, aby po­twier­dzić obec­ność bak­te­rii we­wnątrz skom­pli­ko­wa­nej struk­tu­ry bio­fil­mu.

San­der­son i wsp. ²² opu­bli­ko­wa­li pro­spek­tyw­ne ba­da­nie ob­ser­wa­cyj­ne pa­cjen­tów, któ­rzy prze­szli en­do­sko­po­wą ope­ra­cję za­tok z po­wo­du prze­wle­kłe­go za­pa­le­nia błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych. Prób­ki kon­tro­l­ne po­bie­ra­no od zdro­wych osób pod­da­wa­nych pla­sty­ce prze­gro­dy no­sa z po­wo­du izo­lo­wa­nej ob­tu­ra­cji no­sa bez ja­kie­go­kol­wiek za­ka­że­nia. Aby zi­den­ty­fi­ko­wać bak­te­rie bu­du­ją­ce ma­try­cę bio­fil­mu w prób­kach z si­to­wia przed­nie­go, za­sto­so­wa­no hy­bry­dy­za­cję flu­ore­scen­cyj­ną in si­tu i la­se­ro­wą ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię kon­fo­kal­ną (CLSM – con­fo­cal la­ser scan­ning mi­cro­sco­py). Bio­film H. in­flu­en­zae stwier­dzo­no w 14 z 18 przy­pad­ków prze­wle­kłe­go za­pa­le­nia za­tok; w 4 z nich wy­ka­za­no rów­nież bio­film Strep­to­coc­cus pneu­mo­niae, a w 3 gron­kow­ca zło­ci­ste­go (Sta­phy­lo­coc­cus au­reus). Nie wy­ka­za­no bio­fil­mu Pseu­do­mo­nas, a ga­tun­ki bio­fil­mu zi­den­ty­fi­ko­wa­ne w tym ba­da­niu nie ko­re­lo­wa­ły z ho­do­wa­ny­mi z pró­bek po­bra­nych pod­czas ope­ra­cji.

Brak bio­fil­mu u 4 z 18 pa­cjen­tów z prze­wle­kłym za­pa­le­niem błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych przy­pi­sa­no błę­do­wi ba­da­nia i ob­ser­wa­cji, że bio­fil­my by­ły ogni­sko­wo roz­ło­żo­ne na po­wierzch­ni bło­ny ślu­zo­wej. W ba­da­niu tym stwier­dzo­no rów­nież bio­fil­my H. in­flu­en­zae w 2 z 5 pró­bek kon­tro­l­nych. Po­zo­sta­łe 3 nie wy­ka­za­ły bio­fil­mu utwo­rzo­ne­go przez któ­ryś z ba­da­nych ga­tun­ków bak­te­rii. Ba­da­cze stwier­dzi­li, że bio­fil­my w gru­pie kon­tro­l­nej by­ły ma­łe, i do­szli do wnio­sku, że do wy­wo­ła­nia cho­ro­by ko­niecz­na jest ma­sa kry­tycz­na bak­te­rii.

Ba­da­nie uza­sad­ni­ło sto­so­wa­nie hy­bry­dy­za­cji flu­ore­scen­cyj­nej in si­tu oraz la­se­ro­wej ska­nin­go­wej mi­kro­sko­pii kon­fo­kal­nej ja­ko me­tod wy­ka­zy­wa­nia i ty­po­wa­nia bio­fil­mów in vi­vo, ma­ją­cych oczy­wi­stą prze­wa­gę nad sa­mą tyl­ko ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pią elek­tro­no­wą. Ist­nie­ją jed­nak ogra­ni­cze­nia tych me­to­d: ba­dacz mu­si okre­ślić, ja­kich bak­te­rii szu­ka, po­nie­waż ba­da­nia w kie­run­ku wszyst­kich bak­te­rii obec­nych w prze­wle­kłym za­pa­le­niu ja­my no­sa i za­tok przy­no­so­wych by­ły­by zbyt dro­gie do ru­ty­no­we­go sto­so­wa­nia.

Ben­do­uah i wsp. ²³ opi­sa­li mniej kosz­tow­ną oce­nę in vi­tro, umoż­li­wia­ją­cą wy­kry­cie zdol­no­ści two­rze­nia bio­fil­mu przez bak­te­rie w ma­te­ria­le po­bra­nym od osób z prze­wle­kłym za­pa­le­niem błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych me­to­dą bar­wie­nia fio­le­tem kry­sta­licz­nym. Ci sa­mi ba­da­cze za­sto­so­wa­li tę me­to­dę, aby wy­ka­zać za­leż­ność mię­dzy zdol­no­ścią two­rze­nia bio­fil­mu in vi­tro przez P. aeru­gi­no­sa i S. au­reus a je­go nie­ko­rzyst­nym dla pa­cjen­ta roz­wo­jem po en­do­sko­po­wej ope­ra­cji za­tok z po­wo­du prze­wle­kłe­go za­pa­le­nia za­tok. ²⁴

Za­pa­le­nie mig­dał­ka gar­dło­we­go

Ba­da­cze przez dłu­gi czas po­dej­rze­wa­li, że mig­dał­ki gar­dło­we sta­no­wią no­so­wo­-gar­dło­wy re­zer­wu­ar po­ten­cjal­nie pa­to­gen­nych bak­te­rii. Okre­so­we uwal­nia­nie przez bio­film ga­tun­ków plank­to­no­wych mo­gło­by wy­ja­śnić okre­sy re­mi­sji i na­wro­tu ob­ser­wo­wa­ne w za­pa­le­niu błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych oraz w za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go u dzie­ci, a także po­zy­tyw­ną od­po­wiedź na chi­rur­gicz­ne usu­nię­cie mig­dał­ków. Śred­nio 94,9% po­wierzch­ni bło­ny ślu­zo­wej mig­dał­ków gar­dło­wych wy­cię­tych pa­cjen­tom z prze­wle­kłym za­pa­le­niem błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych po­kry­wa w peł­ni ukształ­to­wa­ny bio­film, tym­cza­sem w migdałkach usu­nię­tych pa­cjen­tom z ob­tu­ra­cyj­nym bez­de­chem pod­czas snu – tyl­ko 1,9%. ²⁵ In­ni udo­ku­men­to­wa­li obec­ność bio­fil­mów w tkan­kach po­bra­nych chi­rur­gicz­nie od pa­cjen­tów z na­wra­ca­ją­cy­mi za­ka­że­nia­mi gór­nych dróg od­de­cho­wych. Zba­da­li 32 prób­ki po­cho­dzą­ce od 28 pa­cjen­tów opor­nych na le­cze­nie prze­ciw­za­pal­ne i prze­ciw­bak­te­ryj­ne z udo­wod­nio­ną sku­tecz­no­ścią in vi­tro. Bio­fil­my ob­ser­wo­wa­no, wy­ko­nu­jąc ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię elek­tro­no­wą we wszyst­kich prób­kach migdałków. ⁶

Za­pa­le­nie mig­dał­ków pod­nie­bien­nych

Na­wro­ty ostre­go za­pa­le­nia gar­dła i mig­dał­ków pod­nie­bien­nych są zwią­za­ne ze zna­czą­cą za­cho­ro­wal­no­ścią i ry­zy­kiem wy­stą­pie­nia za­gra­ża­ją­cych ży­ciu po­wi­kłań. Cza­so­wa skuteczność doustnego leczenia przeciwbakteryjnego, po któ­rej na­stę­pu­je kli­nicz­ny na­wrót, jest fru­stru­ją­ca za­rów­no dla ro­dzi­ców ma­łych pa­cjen­tów, jak i dla le­ka­rzy.

Kryp­ty na po­wierzch­ni mig­dał­ków sta­no­wią atrak­cyj­ne miej­sce do umo­co­wa­nia się bak­te­rii i wzro­stu bio­fil­mu. Cho­le i Fad­di­s ²⁶ ja­ko pierw­si wy­ka­za­li, że wa­run­ki ana­to­micz­ne ma­ją du­że zna­cze­nie dla po­wsta­nia wie­lo­bak­te­ryj­nych bio­fil­mów w prze­wle­kłym za­pa­le­niu mig­dał­ków. Ba­da­cze pod­da­li oce­nie prób­ki po ton­si­lek­to­mii od 19 osób, sto­su­jąc świa­tło i trans­mi­syj­ną mi­kro­sko­pię elek­tro­no­wą (15 usu­nię­to z po­wo­du na­wra­ca­ją­cych epi­zo­dów za­ka­że­nia, a po­zo­sta­łe w ce­lu zmniej­sze­nia ob­tu­ra­cji spo­wo­do­wa­nej prze­ro­stem). W 11 z 15 usu­nię­tych z po­wo­du na­wro­tów za­ka­żeń i w 3 z po­zo­sta­łych 4 zna­le­zio­no bio­fil­my z gę­stą ku­mu­la­cją róż­nych bak­te­rii w ho­mo­gen­nej amor­ficz­nej sub­stan­cji.

Uzy­ska­ne w ostat­nim cza­sie da­ne za po­mo­cą ska­nin­go­wej mi­kro­sko­pii elek­tro­no­wej wy­ka­za­ły obec­ność bio­fil­mu H. in­flu­en­zae w 5 z 8 mig­dał­ków pod­nie­bien­nych usu­nię­tych 4 oso­bom z utrzy­mu­ją­cym się za­ka­że­niem gór­nych dróg od­de­cho­wych. ⁶ We wcze­śniej­szych ba­da­niach wy­ka­za­no, że za­rów­no mig­dał­ki hi­per­tro­ficz­ne, jak i mig­dał­ki z na­wra­ca­ją­cy­mi za­ka­że­nia­mi za­wie­ra­ją mie­sza­ną ae­ro­bo­wo­-ana­ero­bo­wą flo­rę bak­te­ryj­ną i nie róż­nią się zbyt­nio w wie­lu ae­ro­bo­wych lub ana­ero­bo­wych izo­la­tach. ^{27, 28} Uwa­ża się, że w prze­ro­śnię­tych mig­dał­kach pod­nie­bien­nych wy­stę­pu­je więk­sza licz­ba bak­te­rii pa­to­gen­nych niż w zdro­wych mig­dał­kach, ²⁹ a Gaf­f­ney i Caf­fer­key­ ³⁰ po­twier­dzi­li to, wy­ko­nu­jąc biop­sje cien­ko­igło­we.

Kuhn i wsp. ³¹ wy­ka­za­li, że do­mi­nu­ją­cy­mi i fa­kul­ta­tyw­ny­mi or­ga­ni­zma­mi w prób­kach po ton­si­lek­to­mii są H. in­flu­en­zae, Ne­is­se­ria spp., S. au­reus i Eike­nel­la cor­ro­dens. Wśród do­mi­nu­ją­cych bak­te­rii ana­ero­bo­wych znaj­do­wa­ły się Fu­so­bac­te­rium spp., Bac­te­ro­ides i Pre­vo­tel­la me­la­ni­no­ge­ni­ca. W prze­ro­śnię­tych mig­dał­kach stwier­dzo­no wię­cej S. au­reus i H. in­flu­en­zae niż w tych, któ­re usu­nię­to z po­wo­du sa­me­go tyl­ko na­wra­ca­ją­ce­go za­pa­le­nia. ³¹

Cho­le i Fad­di­s ²⁶ po­sta­wi­li hi­po­te­zę, że bak­te­rie mo­gą po­zo­sta­wać głę­bo­ko w kryp­cie mig­dał­ka, chro­nio­ne przez bio­film, ale zdol­ne do uwol­nie­nia en­do­tok­sy­ny i to jest przy­czy­ną prze­wle­kłe­go za­pa­le­nia i hi­per­tro­fii. Uwol­nie­nie bak­te­rii by­ło praw­do­po­dob­nie zwią­za­ne z za­ostrze­nia­mi cho­ro­by.

W ostat­nim cza­sie Bal­das­sar­ri i wsp. ³² ba­da­li opor­ne na ma­kro­li­dy strep­to­ko­ko­we za­pa­le­nia gar­dła oraz prze­trwa­łe za­pa­le­nia gar­dła, któ­rych nie da­je się wy­ja­śnić opor­no­ścią na an­ty­bio­ty­ki. Stwier­dzi­li ne­ga­tyw­ną ko­re­la­cję mię­dzy zdol­no­ścią do for­mo­wa­nia się bio­fil­mu a opor­no­ścią na ma­kro­li­dy. Izo­la­ty two­rzą­ce bio­fil­my pe­ne­tru­ją mniej sku­tecz­nie do ko­mó­rek na­błon­ka niż szcze­py nie­two­rzą­ce bio­fil­mu. Ba­da­cze przy­pusz­cza­ją, że Strep­to­coc­cus py­oge­nes wraż­li­wy na ma­kro­li­dy two­rzy bio­film, aby unik­nąć ata­ku prze­ciw­bak­te­ryj­ne­go i ata­ku ukła­du od­por­no­ścio­we­go. Tym­cza­sem szcze­py opor­ne na ma­kro­li­dy nie po­trze­bu­ją bio­fil­mu.

Per­lak

Per­la­ka krót­ko moż­na opi­sać ja­ko roz­rost na­błon­ka po­wsta­ją­cy naj­czę­ściej w uchu środ­ko­wym. Se­ro­wa­ta, zro­go­wa­cia­ła tkan­ka pęcz­nie­je we­wnątrz ścią­gnię­tej jak wo­rek bło­ny bę­ben­ko­wej, nisz­cząc ko­ści i wy­wo­łu­jąc prze­wle­kły stan za­pal­ny cha­rak­te­ry­zu­ją­cy się prze­ry­wa­ny­mi okre­sa­mi na­wro­tu z okre­so­wą od­po­wie­dzią na le­cze­nie prze­ciw­bak­te­ryj­ne. Pre­cy­zyj­ne oczysz­cze­nie i chi­rur­gicz­ne usu­nię­cie zmia­ny nie gwarantuje wy­le­cze­nia.

Cho­le i Fad­di­s ³³ oce­nia­li prób­ki po­bra­ne z per­la­ków spon­ta­nicz­nie wy­stę­pu­ją­cych u czło­wie­ka oraz do­świad­czal­nie in­du­ko­wa­li po­wsta­nie per­la­ków u my­szo­skocz­ków, aby wy­ka­zać for­mo­wa­nie się bio­fil­mu. Stwier­dzi­li obec­ność bak­te­rii Gram­-do­dat­nich oraz Gram­-ujem­nych w bez­ko­mór­ko­wej macierzy po­li­sa­cha­ry­do­wej oraz brak ko­mó­rek za­pal­nych w per­la­kach 21 z 22 my­szo­skocz­ków oraz 16 z 24 ludz­kich.

P. aeru­gi­no­sa jest czę­stym pa­to­ge­nem obec­nym w per­la­ku i wia­do­mo, że two­rzy tak­że bio­fil­my w in­nych prze­wle­kłych sta­nach za­pal­nych. Ba­da­cze oce­nia­li zdol­ność 12 izo­la­tów oto­pa­to­ge­nu P. aeru­gi­no­sa do two­rze­nia bio­fil­mów na per­la­kach. ³⁴ 10 szcze­pów P. aeru­gi­no­sa wy­ka­zy­wa­ło zwięk­szo­ne przy­le­ga­nie do ludz­kich ke­ra­ty­no­cy­tów, a 11 szcze­pów – eks­pre­sję pro­duk­tów qu­orum sen­sing, las i rhl. We wszyst­kich szcze­pach P. aeru­gi­no­sa bar­wie­nie fio­le­tem kry­sta­licz­nym wy­ka­za­ło, że two­rzą bio­film z ta­kim sa­mym na­tę­że­niem jak szcze­py la­bo­ra­to­ryj­ne lub więk­szym. Szcze­py oto­pa­to­ge­nu P. aeru­gi­no­sa wy­ka­zy­wa­ły tak­że wła­ści­wo­ści mu­ko­idu, w tym re­gu­la­cję ujem­ną ru­chu drga­ją­ce­go i zwięk­szo­ną pro­duk­cję al­gi­na­tu.

Bio­fil­my mo­gą tak­że wy­stę­po­wać w dłu­go­trwa­łym dre­na­żu zwią­za­nym z prze­wle­kłym za­pa­le­niem bło­ny bę­ben­ko­wej, in­fek­cyj­nym za­pa­le­niem ucha ze­wnętrz­ne­go, uchem pły­wa­ka oraz pły­no­to­kiem usznym. Sta­ny te wy­stę­pu­ją czę­sto i są trud­ne do kon­tro­li. W ho­dow­li bak­te­rie te za­zwy­czaj są opor­ne na le­ki prze­ciw­bak­te­ryj­ne; czę­sto też uzy­sku­je się ko­lo­nie grzy­bów. Zły stan wy­rost­ka sut­ko­wa­te­go za­ka­żo­ne­go w wy­ni­ku ope­ra­cji rów­nież sta­no­wi istot­ną przy­czy­nę za­cho­ro­wal­no­ści i powstania bio­filmu. ³⁵

Za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go

Ostre rop­ne za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go jest naj­częst­szą przy­czy­ną wi­zyt z dziec­kiem u le­ka­rza i naj­częst­szą przy­czy­ną za­sto­so­wa­nia an­ty­bio­ty­ko­te­ra­pii. Mi­mo bra­ku ob­ja­wów ostre­go za­ka­że­nia wy­się­ko­we za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go po­wo­du­je prze­wo­dze­nio­we ubyt­ki słu­chu, któ­re – je­śli się utrzy­mu­ją – wią­żą się z opóź­nie­niem roz­wo­ju mo­wy i roz­wo­ju be­ha­wio­ral­ne­go. ³⁶

W ba­da­niach wy­ka­za­no ge­ne­tycz­ne po­wią­za­nia mię­dzy po­pu­la­cja­mi pneu­mo­ko­ków po­bra­ny­mi z pły­nu ucha środ­ko­we­go, z ust­nej czę­ści gar­dła oraz z migdałków gardłowych u 80% dzie­ci, któ­rym za­ło­żo­no dren z po­wo­du wy­się­ko­we­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go, i u 90% dzie­ci z na­wra­ca­ją­cym ostrym za­pa­le­niem ucha środ­ko­we­go. ³⁷ Te wy­ni­ki su­ge­ru­ją, że pneu­mo­ko­ki w wy­się­ku ucha środ­ko­we­go praw­do­po­dob­nie po­cho­dzą z no­so­gar­dła, i uwa­ża się, że za wy­stę­po­wa­nie okre­so­wych za­ostrzeń ostre­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go i wy­się­ko­we­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go od­po­wie­dzial­ny jest bio­film migdałków gardłowych. Od­po­wied­nio ho­do­wa­ne bak­te­rie ana­ero­bo­we rów­nież do­mi­nu­ją, za­rów­no w za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go, jak i w prze­wle­kłym za­pa­le­niu błony śluzowej nosa i za­tok przy­no­so­wych. ³⁸

W więk­szo­ści ostrych za­ka­żeń uszu ho­dow­le mi­kro­bio­lo­gicz­ne są do­dat­nie, pod­czas gdy w przy­pad­ku prze­wle­kłe­go wy­się­ku po­sie­wy wy­da­ją się ja­ło­we. Brak wzro­stu bak­te­rii w pły­nie z ucha środ­ko­we­go w prze­wle­kłym wy­się­ko­wym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go in­ter­pre­to­wa­no ja­ko do­wód na to, że ta cho­ro­ba jest ja­ło­wym pro­ce­sem za­pal­nym, tyl­ko cza­so­wo po­wią­za­nym z wcze­śniej­szym ostrym za­pa­le­niem ucha środ­ko­we­go.

Po­śred­nie do­wo­dy na to, że wy­się­ko­we za­pa­le­nie ucha środ­ko­we­go ma zwią­zek z bio­fil­mem, przedstawili Ray­ner i wsp., ³⁹ kie­dy wy­kry­li obec­ność bak­te­ryj­ne­go mRNA H. in­flu­en­zae w wie­lu ja­ło­wych wy­się­kach z ucha środ­ko­we­go. Po­nie­waż okres pół­tr­wa­nia mRNA wy­no­si tyl­ko kil­ka mi­nut, a je­go syn­te­za prze­bie­ga w nie­na­ru­szo­nym or­ga­ni­zmie, wy­kry­cie bak­te­ryj­ne­go mRNA uzna­no za po­twier­dze­nie obec­no­ści me­ta­bo­licz­nie ży­wych or­ga­ni­zmów. Teo­rię tę za­kwe­stio­no­wa­li Pe­izhong i wsp.; ⁴⁰ ich zda­niem wy­się­ki mo­gą ha­mo­wać de­gra­da­cję nu­kle­azy DNA i RNA po śmier­ci bak­te­rii, da­jąc fał­szy­we wy­ni­ki.

Po­wszech­nie wy­stę­pu­ją­ce bak­te­rie uda­je się wy­ho­do­wać tyl­ko u oko­ło 25% dzie­ci z wy­się­ko­wym za­pa­le­niem ucha środ­ko­we­go, me­to­dy opar­te na re­ak­cji łań­cu­cho­wej po­li­me­ra­zy (PCR – po­ly­me­ra­se cha­in re­ac­tion) wy­ka­zu­ją jed­nak se­kwen­cyj­nie spe­cy­ficz­ne DNA i RNA dla tych or­ga­ni­zmów w bli­sko 80% przy­pad­ków. ⁴¹

Na mo­de­lu szyn­szy­li po prze­zsi­to­wej in­oku­la­cji NTHI wy­ka­za­no, że bio­fil­my mo­gą być in­du­ko­wa­ne do wzro­stu na bło­nie ślu­zo­wej ucha środ­ko­we­go. ⁴² Do­har i wsp. ⁴³ wy­ka­za­li obec­ność bio­fil­mu P. aeru­gi­no­sa rów­nież na bło­nie ślu­zo­wej ucha środ­ko­we­go ma­ka­ka ja­waj­skie­go po prze­zbło­no­wej in­oku­la­cji. Nie moż­na by­ło jed­nak wy­ja­śnić zna­cze­nia bio­fil­mu w pa­to­fi­zjo­lo­gii prze­wle­kłe­go rop­ne­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go.

Znaj­do­wa­no ko­lej­ne bez­po­śred­nie do­wo­dy na two­rze­nie się bio­fil­mów na bło­nie ślu­zo­wej ucha środ­ko­we­go u dzie­ci, któ­rym za­ło­żo­no dre­ny tym­pa­no­sto­mij­ne z po­wo­du utrzy­mu­ją­ce­go się wy­się­ko­we­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go lub na­wra­ca­ją­cych epi­zo­dów ostre­go za­pa­le­nia ucha środ­ko­we­go. Do kon­tro­li uży­to tka­nek po­bra­nych z ucha środ­ko­we­go zdro­wych dzie­ci, któ­rym wsz­cze­pia­no im­plan­ty śli­ma­ko­we. Po­wsta­wa­nie bio­fil­mu ob­ser­wo­wa­no, wy­ko­nu­jąc ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię kon­fo­kal­ną, w 46 prób­kach z 50. Płyn wy­się­ko­wy, je­że­li był obec­ny, rów­nież ana­li­zo­wa­no w re­ak­cji łań­cu­cho­wej po­li­me­ra­zy i w ho­dow­li mi­kro­bio­lo­gicz­nej, aby po­twier­dzić ist­nie­nie se­kwen­cji kwa­su nu­kle­ino­we­go spe­cy­ficz­ne­go dla pa­to­ge­nu oraz wzrost bak­te­rii. ⁴¹

Na­cię­cie bło­ny bę­ben­ko­wej oraz wpro­wa­dze­nie dre­nu na­le­żą do naj­częst­szych za­bie­gów chi­rur­gicz­nych wy­ko­ny­wa­nych w dzie­ciń­stwie. Czę­stym i nie­przy­jem­nym na­stęp­stwem jest wy­ciek z ucha przez dren tym­pa­no­sto­mij­ny. Nie­sku­tecz­ny dre­naż wy­ma­ga po­wtó­rze­nia za­bie­gu, co jest kosz­tow­ne i nie­przy­jem­ne dla pa­cjen­ta. Po­st ⁴² za­sto­so­wał ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię kon­fo­kal­ną i ska­nin­go­wą mi­kro­sko­pię elek­tro­no­wą, aby po­twier­dzić obec­ność bio­fil­mu na dre­nach tym­pa­no­sto­mij­nych usu­wa­nych dzie­ciom z utrzy­mu­ją­cym się po wpro­wa­dze­niu dre­nu wy­cie­kiem z ucha.

Za­tka­nie dre­nu tym­pa­no­sto­mij­ne­go sta­no­wi tak­że nie­po­żą­da­ne po­wi­kła­nie u 25% dzie­ci le­czo­nych tą me­to­dą. Pró­by od­blo­ko­wa­nia za­tka­nych dre­nów za po­mo­cą nie­oto­tok­sycz­nych an­ty­bio­ty­ków w kro­plach są kosz­tow­ne. Meh­ta i wsp. ⁴⁴ wy­ka­za­li, że obec­ność bio­fil­mu utwo­rzo­ne­go przez bak­te­rie z ro­dza­ju Pseu­do­mo­nas lub pneu­mo­ko­ki, in­du­ko­wa­ne­go na dre­nach tym­pa­no­sto­mij­nych ze sta­li nie­rdzew­nej, pra­wie po­dwa­ja czas sto­so­wa­nia miej­sco­wo oflok­sa­cy­ny, po­trzeb­ny, by roz­pu­ścić czop ślu­zo­wy na mo­de­lu ex vi­vo.

Zwal­cza­nie bio­fil­mu. Spo­so­by sta­re i no­we

Za­cho­wa­nie bak­te­rii w bio­fil­mach wy­ma­ga prze­my­śle­nia tra­dy­cyj­ne­go po­dej­ścia do cho­rób zwią­za­nych z ich obec­no­ścią. No­we moż­li­wo­ści te­ra­peu­tycz­ne znaj­dzie­my praw­do­po­dob­nie, po­dej­mu­jąc pró­by wy­ja­śnie­nia cy­klu ży­cio­we­go bio­fil­mu. Na­dal trwa­ją po­szu­ki­wa­nia sła­bych punk­tów, trze­ba jed­nak pod­kre­ślić zna­cze­nie pre­cy­zyj­ne­go oczysz­cze­nia, iry­ga­cji i wspo­ma­ga­ją­ce­go za­sto­so­wa­nia leków przeciwbakteryjnych w okre­sie oko­ło­- i po­ope­ra­cyj­nym. Po­now­ne upo­wietrz­nie­nie za­tka­nych jam (wpro­wa­dze­nie dre­nu tym­pa­no­sto­mij­ne­go, en­do­sko­po­wa ope­ra­cja za­tok, tym­pa­no­ma­sto­idek­to­mia), usu­nię­cie cho­rych tka­nek (ade­no­idek­to­mia, ton­si­lek­to­mia) oraz od­two­rze­nie funk­cji ślu­zo­wo­-rzę­sko­wej to wy­zwa­nia dla chi­rur­gii funk­cjo­nal­nej.

Więk­szość leków przeciwbakteryjnych, za­nim wpro­wa­dzo­no je do le­cze­nia, te­sto­wa­no prze­ciw­ko czy­stym kul­tu­rom w wa­run­kach la­bo­ra­to­ryj­nych. Po­now­na oce­na leków przeciwbakteryjnych oraz opra­co­wa­nie no­wych le­ków bę­dzie się opie­rać na te­stach prze­ciw­ko or­ga­ni­zmom ży­ją­cym w bio­fil­mie ro­sną­cym po­wo­li lub wca­le.

Stan­da­ry­zo­wa­ne te­sty nie na­da­ją się do oce­ny opor­no­ści in vi­vo. Sa­gi­nur i wsp. ⁴⁵ oce­nia­li dzia­ła­nie le­ków prze­ciw­bak­te­ryj­nych i ich po­łą­czeń prze­ciw­ko kli­nicz­nym izo­la­tom Sta­phy­lo­coc­cus epi­der­mi­dis i S. au­reus (me­ty­cy­li­no­opor­nych i wraż­li­wych) zwią­za­nych z za­ka­że­nia­mi im­plan­tów. W po­rów­na­niu z hodowlami postaci plank­to­no­wy­ch hodowle bio­fil­mów by­ły znacz­nie bar­dziej opor­ne na ha­mu­ją­ce i bak­te­rio­bój­cze dzia­ła­nie an­ty­bio­ty­ków sto­so­wa­nych po­je­dyn­czo i w po­łą­cze­niu. Do sku­tecz­nych an­ty­bio­ty­ków na­le­ża­ły ri­fam­pi­cy­na, wan­ko­my­cy­na i kwas fu­sy­do­wy. Ba­da­cze su­ge­ru­ją, że te­sto­wa­nie wraż­li­wo­ści bak­te­rii bio­fil­mu umoż­li­wi opra­co­wa­nie no­wych opcji le­cze­nia kom­bi­na­cją leków przeciwbakteryjnych. ⁴⁵

Oce­nia­no rów­nież im­mu­no­mo­du­la­cyj­ne dzia­ła­nia ma­kro­li­dów, po­za ich dzia­ła­niem an­ty­bio­ty­ko­wym. In­ter­fe­ren­cja z bio­fil­mem mo­że mieć zna­cze­nie w dzia­ła­niu ma­kro­li­dów u pa­cjen­tów z roz­la­nym za­pa­le­niem oskrze­li­ków i zwłók­nie­niem tor­bie­lo­wa­tym płuc. ⁴⁶

Kie­dy bak­te­rie bio­fil­mu do­ra­sta­ją w kon­wen­cjo­nal­nej ho­dow­li la­bo­ra­to­ryj­nej, po­now­nie sta­ją się wraż­li­we na dzia­ła­nie prze­ciw­bak­te­ryj­ne. ⁴⁷ En­zy­ma­tycz­na de­gra­da­cja płasz­cza mu­ko­po­li­sa­cha­ry­do­we­go bio­fil­mu (np. al­gi­na­za prze­ciw­ko al­gi­nia­nom w pseu­do­mo­nal­nej ma­try­cy po­za­ko­mór­ko­wej) oraz za­sto­so­wa­nie bio­sur­fak­tan­tów w ce­lu uwol­nie­nia or­ga­ni­zmów plank­to­no­wych po­wo­du­ją, że są one bar­dziej wraż­li­we na układ od­por­no­ścio­wy go­spo­da­rza i le­ki prze­ciw­bak­te­ryj­ne. ⁴⁸

Sku­tecz­ne stę­że­nie leków przeciwbakteryjnych prze­ciw­ko bak­te­riom bio­fil­mu zmniej­sza się dra­ma­tycz­nie w sła­bym po­lu elek­trycz­nym (efekt bio­elek­trycz­ny). Po­za tym wy­ka­za­no, że ul­tra­dź­wię­ki po­pra­wia­ją pe­ne­tra­cję an­ty­bio­ty­ków do bio­fil­mu, co po­wo­du­je zwięk­sze­nie efek­tu. ⁴⁷ Prze­ciw­ko bio­fil­mom sto­so­wa­no rów­nież le­ki świa­tło­uczu­la­ją­ce po­wo­du­ją­ce uwol­nie­nie ak­tyw­nych form tle­nu. ⁴⁹ Obie­cu­ją­cy jest no­wy sys­tem po­da­wa­nia le­ków, w tym pre­pa­ra­tów ae­ro­zo­lo­wych, oraz za­sto­so­wa­nie pod­ło­ży li­po­so­mal­nych i po­li­me­ro­wych. ⁴⁷

Stra­te­gie za­po­bie­ga­nia przy­le­ga­niu bak­te­rii po­le­ga­ją na ha­mo­wa­niu pierw­sze­go eta­pu two­rze­nia bio­fil­mu. Pneu­mo­ko­ki iden­ty­fi­ku­ją spe­cy­ficz­ną se­kwen­cję wo­do­ro­wę­gla­nów ule­ga­ją­cą eks­pre­sji w ko­mór­kach bło­ny ślu­zo­wej, aby móc się po­łą­czyć i umo­co­wać. Wpraw­dzie moż­na za­sto­so­wać kil­ka róż­nych re­cep­to­rów, ale przy­le­ga­nie naj­le­piej ha­mu­je blo­ka­da z ana­lo­gów. ³⁷

Ce­lem le­cze­nia an­ty­adhe­zyj­ne­go z za­sto­so­wa­niem ksy­li­to­lu, 5-wę­glo­we­go al­ko­ho­lu po­li­hy­drok­sy­lo­we­go, by­ło za­po­bie­ga­nie­ ⁵⁰ i zmniej­sze­nie licz­by za­ostrze­ń ⁵¹ w ostrym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go. Dzia­ła­nie to po­le­ga na blo­ko­wa­niu ad­he­zji pneu­mo­ko­ków i H. in­flu­en­zae. In­ne ba­da­nia do­ty­czą­ce NE­-1530, in­ne­go prze­ciw­adhe­zyj­ne­go oli­go­sa­cha­ry­du, za­wio­dły w za­po­bie­ga­niu na­wro­tom w ostrym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go po­mi­mo ich sku­tecz­no­ści w za­po­bie­ga­niu przy­le­ga­nia pneu­mo­ko­ków w ba­da­niach in vi­tro. ⁵² Jak wspo­mi­na­łem wcze­śniej, Mur­phy i Kir­kha­m ¹³ wy­kry­li eks­pre­sję kil­ku bia­łek pod­czas two­rze­nia bio­fil­mu przez NTHI. Eks­pre­sja P5 i P6 mo­gła­by do­wieść za­sad­no­ści szcze­pień ce­lo­wa­nych.

W gór­nych dro­gach od­de­cho­wych re­zy­du­je rów­nież sta­bil­na po­pu­la­cja miej­sco­wych or­ga­ni­zmów ko­men­sal­nych. Bak­te­rie ko­men­sal­ne ry­wa­li­zu­ją z pa­to­ge­na­mi usi­łu­ją­cy­mi przy­lgnąć do ko­mó­rek na­błon­ko­wych. Utra­ta miej­sco­wej mi­kro­flo­ry z po­wo­du nie­wła­ści­we­go i przed­wcze­sne­go sto­so­wa­nia leków przeciwbakteryjnych w ostrym wi­ru­so­wym za­ka­że­niu gór­nych dróg od­de­cho­wych mo­że umoż­li­wić ko­lo­ni­za­cję bar­dziej pa­to­gen­nym, opor­nym na an­ty­bio­ty­ki szcze­pom.

Or­ga­ni­zmy ko­men­sal­ne z do­brym efek­tem po­da­wa­no eg­zo­gen­nie do je­li­ta i dróg mo­czo­wych. W ba­da­niu in vi­vo oce­nia­no ochron­ną ro­lę strep­to­ko­ków al­fa he­mo­li­zu­ją­cych (AHS), ży­ją­cych w no­so­gar­dle, po­da­wa­nych w po­sta­ci ae­ro­zo­lu do­no­so­we­go w na­wra­ca­ją­cym za­pa­le­niu gar­dła i mig­dał­ków pod­nie­bien­ny­ch ⁵³ oraz w ostrym za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go­ ⁵⁴ .

Po­ja­wi­ły się na­dzie­je, że ae­ro­zo­le do­no­so­we to bez­piecz­na i nie­dro­ga me­to­da za­po­bie­ga­nia na­wra­ca­ją­ce­mu za­pa­le­niu ucha środ­ko­we­go, na­dal jed­nak nie uda­ło się te­go udo­wod­nić. W kon­tro­lo­wa­nym pla­ce­bo pro­wa­dzo­nym me­to­dą po­dwój­nie śle­pej pró­by ba­da­niu z randomizacją u dzie­ci z na­wra­ca­ją­cym za­pa­le­niem ucha środ­ko­we­go po­rów­ny­wa­no ae­ro­zol do­no­so­wy AHS o udo­wod­nio­nym dzia­ła­niu ha­mu­ją­cym prze­ciw­ko trzem naj­pow­szech­niej­szym pa­to­ge­nom: Strep­to­coc­cus pneu­mo­niae, nie­skla­sy­fi­ko­wa­nym szcze­pom H. in­flu­en­zae i Mo­ra­xel­la ca­tar­r­ha­lis, z wpro­wa­dza­niem dre­nu tym­pa­no­sto­mij­ne­go, nie wy­ka­za­no jed­nak róż­nic w licz­bie epi­zo­dów na­wro­tu po­mię­dzy ae­ro­zo­la­mi ak­tyw­ny­mi i pla­ce­bo. ⁵⁵ Po­now­ne za­in­te­re­so­wa­nie wzbu­dzi­ły ostat­nio ba­da­nia in vi­tro wy­ka­zu­ją­ce ro­lę strep­to­ko­ków al­fa-he­mo­li­tycz­nych (szczep Par­ke­ra Strep­to­coc­cus ora­lis) w za­po­bie­ga­niu ko­lo­ni­za­cji migdałka gardłowego szcze­pa­mi S. pneu­mo­niae wraż­li­wy­mi i opor­ny­mi na pe­ni­cy­li­nę. ⁵⁶

Wnio­ski

Za­ka­że­nia gór­nych dróg od­de­cho­wych sta­no­wią du­ży pro­blem eko­no­micz­ny. Są jed­ną z głów­nych przy­czyn wi­zyt u le­ka­rza ro­dzin­ne­go i jed­ną z naj­częst­szych przy­czyn nie­obec­no­ści w pra­cy i szko­le. Pro­wa­dzo­ne w ostat­nim cza­sie ba­da­nia do­star­cza­ją do­wo­dów na ist­nie­nie bio­fil­mów w gór­nych dro­gach od­de­cho­wych. Nie za­wsze moż­na udo­wod­nić za­leż­no­ści przy­czy­no­we, za­cho­wa­nie bio­fil­mu po­zwa­la jed­nak w spo­sób wia­ry­god­ny wy­tłu­ma­czyć kil­ka cha­rak­te­ry­stycz­nych cech za­ka­żeń gór­nych dróg od­de­cho­wych, w tym ich prze­wle­kłe­go, na­wra­ca­ją­ce­go cha­rak­te­ru oraz nie­po­wo­dze­nia kon­wen­cjo­nal­ne­go le­cze­nia an­ty­bio­ty­ka­mi. Pra­ce nad prze­rwa­niem cy­klu ży­cio­we­go bio­fil­mu mo­gą pro­wa­dzić do opra­co­wa­nia no­wych me­tod lecz­ni­czych.