Bacterias Biofilms

Biofilms bacterianos e infección

Bacterial biofilms and infection



I. Lasa1, J. L. del Pozo2, J. R. Penadés3, J. Leiva2
1. Laboratorio de Biofilms Microbianos. Instituto de Agrobiotecnología. Universidad Pública de Navarra-CSIC. Pamplona.
2. Servicio de Microbiología. Clínica Universitaria de Navarra. Pamplona.
3. Departamento de Química, Bioquímica y Biología Molecular. UniversidadCardenal Herrera-CEU. Moncada. Valencia.






DEFINICIÓN DE BIOFILM
Los biofilms se definen como comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz de exopolisacáridos y adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo (Fig. 1)1.

El crecimiento en biofilms representa la forma habitual de crecimiento de las bacterias en la naturaleza. ¿Quién no ha observado elmaterial mucoso que recubre un jarrón en el que hemos tenido depositadas flores, el material resbaladizo que recubre las piedras de los lechos de los ríos, los cascos de los barcos o la superficie interna de una tubería? Otro ejemplo cotidiano de biofilm lo constituye la placa dental, cada día nos esforzamos por combatir la película de bacterias que recubre la superficie de los dientes para evitarun desarrollo excesivo de microorganismos que puede provocar un deterioro del esmalte dental. La capacidad de formación de biofilm no parece estar restringida a ningún grupo específico de microorganismos y hoy se considera que bajo condiciones ambientales adecuadas todos los microorganismos son capaces de formar biofilms.
Aunque la composición del biofilm es variable en función del sistema enestudio, en general, el componente mayoritario del biofilm es el agua, que puede representar hasta un 97% del contenido total. Además de agua y de las células bacterianas, la matriz del biofilm es un complejo formado principalmente por exopolisacáridos2. En menor cantidad se encuentran otras macromoléculas como proteínas, DNA y productos diversos procedentes de la lisis de las bacterias3.
En losprimeros trabajos sobre la estructura del biofilm, una de las cuestiones que surgía con mayor reiteración era cómo las bacterias del interior del biofilm podían tener acceso a los nutrientes o al oxígeno. Estudios realizados utilizando microscopía confocal han mostrado que la arquitectura de la matriz del biofilm no es sólida y presenta canales que permiten el flujo de agua, nutrientes y oxígenoincluso hasta las zonas más profundas del biofilm. La existencia de estos canales no evita sin embargo, que dentro del biofilm podamos encontrarnos con ambientes diferentes en los que la concentración de nutrientes, pH u oxígeno es diferente. Esta circunstancia aumenta la heterogeneidad sobre el estado fisiológico en el que se encuentra la bacteria dentro del biofilm y dificulta su estudio1,4,5.ETAPAS EN EL PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOFILM
La etapa inicial del proceso de formación del biofilm es la adherencia sobre la superficie (Fig. 2).

En bacterias Gram negativas (Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, Escherichia coli, Salmonella enterica) se ha visto que los flagelos, las fimbrias de tipo I, IV y los curli son importantes para la etapa de adherencia primaria6. La motilidadparece que ayuda a la bacteria a alcanzar la superficie y contrarrestar las repulsiones hidrofóbicas. Sin embargo, aunque la motilidad ayuda al proceso no parece ser un requisito esencial, pues muchas bacterias Gram positivas inmóviles como estafilococos, estreptococos y micobacterias son capaces de formar biofilm. En el caso de las bacterias Gram positivas se ha descrito la participación deproteínas de superficie (AtlE, Bap, Esp) en esta primera etapa de adherencia primaria7,8. Una vez que la bacteria se ha adherido a la superficie, comienza a dividirse y las células hijas se extienden alrededor del sitio de unión, formando una microcolonia similar a como ocurre durante el proceso de formación de colonias en placas de agar.
En una etapa posterior la bacteria comienza a secretar un...