Biyofilm Enfeksiyonları ve Mikrobiyota ile İlişkisi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Biyofilm Enfeksiyonları ve Mikrobiyota ile İlişkisi"

Özlem Kiraz
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Biyofilm Enfeksiyonları ve Mikrobiyota ile İlişkisi Doç.Dr. Meral KARAMAN Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji AD.

2 Sunum içeriği Biyofilm nedir? Biyofilm mimari yapısının özellikleri nelerdir? Biyofilm enfeksiyonları neden önemlidir? Biyofilm yapı-mikrobiyota ilişkisi

3 Biyofilm - Biyofilm mimari yapısı Antonie von Leeuwenhoek (17.yy) Kendi diş plağı kazıntılarını kendi yaptığı mikroskopta inceleyerek bakterileri gösteren bilim adamı Diş plağı (Biyofilm) içindeki küçük hayvancıklar

4 Biyofilm nedir? Mikroorganizmaların; Cansız ya da canlı yüzeylere geri dönüşümsüz olarak tutunup çoğalması,ekstrasellüler polimerik yapıdaki matriks (EPS) içinde birbirleriyle haberleşerek (Quorum sensing; hücreler arası iletişim), gen transkripsiyonu gibi özellikler kazandığı mikroorganizma topluluğudur. Planktonik (serbest) mikroorganizmalara göre farklı fenotipik özellikler gösterirler. Biyofilm yapının yaklaşık % 10 u mikroorganizmalardan, % 90 ı ise EPS den oluşur. EPS yapısında; ekzopolisakkaritler, hücre dışı yapısal ve fonksiyonel proteinler, hücre dışı DNA (edna), yüzey aktif maddeler ve lipitler gibi farklı biyopolimerler su fazında kümelenmis halde bulunur.

5 Su kanalları; besinlerin dağıtılmasında, atıkların temizlenmesinde rol oynar. Biyofilme özgü ilkel bir dolaşım sistemidir Marks LR. Infect Immun. 2012;80(8):

6 Biyofilm mimarisi oluşum basamakları Yüzeye geri dönüşümsüz bağlanma Mikrokoloni oluşumu Adezinler yüzeye ve diğer hücrelere bağlanır, QS ile EPS üretimi başlar %10-25 bakteri, %90-75 EPS. Biyofilm kalınlığı Olgunlaşma evresi Biyofilm mimarisi tamamlanmış Biyofilm kalınlığı 100 μm Biyofilmden kopmalar (Yeni biyofilm ve enfeksiyon odaklarına kaçış)

7 Biyofilm enfeksiyonları neden önemlidir? Mikroorganizmalar %65-80 oranında biyofilm yapı oluşturarak yaşar ve enfeksiyon oluştururlar. Bakteriler dışında funguslar,protozoonlar, viruslar, algler de bu kompleks yapıya dahil olabilirler. Açlık sınırında yaşar, yavas çoğalırlar, iletişimleri çok güçlüdür. (EPS, biyofilmi oluşturan mikroorganizmaların hareketlerini yavaşlatarak birbirleriyle yakın ilişkide tutar.) Biyofilmde büyüyen bakteriler aynı izolatın serbest formda büyüyenlerine göre antibiyotik ve dezenfektanlara daha dirençlidir ( kat) Biyofilmin erken dönemlerinde (ilk 24 saat) biyofilm topluluğu seçilmiş antimikrobiyallere daha duyarlı iken, biyofilm maturasyonu tamamlanmaya başladıkça (48 saat) direnç artmaktadır Anwar, H.Antimicrob Agents Chemother, 36, Stewart PS.Lancet, 358,

8 Biyofilm enfeksiyonları neden önemlidir? Konağın bağışıklık sisteminden korunan biyofilm içindeki bakteriler biyofilmin tabanında azalan oksijen miktarına bağlı olarak, «metabolizmalarını yavaşlatır ve yavaş büyürler, «penetrasyon bariyeri oluştururlar, «matriks yapısı ile geçişi engellerler, «beta laktamaz üretirler Aminoglikozit ve karbapenem grubu antibiyotikler bakteride ekzopolisakkarit alginat üretimini uyarabilir, biyofilm hacminde artışa neden olabilir. Bagge NAntimicrob Agents Chemother 2004; 48(4): Hoffman LR. Nature 2005; 436(7054):

9 Kopma bölgesi (aerobik zon, metabolizma hızlı, bakteri hücresi yanısıra EPS, enzimler, DNA içeriyor.) Biyofilmin çekirdeği (anaerobik zon, metabolizma yavaş, çekim kuvvetleri ile birbirine tutunma) Biyofilmin temeli (genellikle ölü bakteriler.) Çekim kuvvetleri, Van der Waals bağları, hidrojen bağları

10 Biyofilm ile ilişkili hastalıklar Kateter (trakeal, damar, üriner, şant) enfeksiyonları Protezler, implantlar Kalp pili Endokardit Kistik fibrozis Osteomiyelit Vajinal tamponlara bağlı TSS Prostatit Yara yeri enfeksiyonları Sonda vb uygulamalar ile üriner sistem enfeksiyonları Nekrotizan fasiit Safra yolu enfeksiyonları Kronik otitis media Kronik sinüzit Dental plaklar Greft enfeksiyonu Sütür enfeksiyonu

11 İnsan mikrobiyotası; Patojen bakterilere karşı enfeksiyondan korur; Patojen mikroorganizmaların giriş yollarını kapatarak bariyer görevi görür, Reseptörlere bağlanmak için onlarla yarışır, Adezyonunu önleyen bazı maddeler (müsin) üretir, Ortamdaki besin kaynakları için onlarla yarışır, Antimikrobiyal maddeler (bakteriyosin, katelisidin ) üretir, Metabolik ürünler oluşturur, Bağışık yanıtı uyarır; Doğal bağışıklık yanıt hücrelerini uyarır; NK hücreler, DC, doğal lenfoid hücreler, nötrofiller Edinsel bağışık yanıt hücrelerini uyarır; IgA, Th17, Treg

Biyofilm yapı-mikrobiyota ilişkisi Yaşamın her anında bakteriyemi ile karşı karşıyayız. Sağlıklı bir birey gün içinde defalarca mikroorganizma saldırısı ile karşılaşıyor.

12 Biyofilm yapı-mikrobiyota ilişkisi Yaşamın her anında bakteriyemi ile karşı karşıyayız. Sağlıklı bir birey gün içinde defalarca mikroorganizma saldırısı ile karşılaşıyor. (Diş fırçalarken, traş olurken, kaşınırken, herhangi bir travma sırasında) Doğal ve kazanılmış bağışık yanıt bu saldırılarla baş edebilir. Katater, stent, yapay kalp kapağı, ortopedik protez veya ölü dokular enfeksiyon hastalığının oluşması için uygun zemin hazırlar Tutunmayı engelleyen mekanizmalardan biri normal mikrobiyota

13 Mikrobiyota-AMP Round JL. Nat Rev Immunol 2009; 9(5):

15 Round JL. Nat Rev Immunol 2009; 9(5):

16 Th1 / Th17 inflamatuvar bağışıklık yanıtının bastırılması, Staphylococcus aureus kronik biyofilm enfeksiyonunun gelişmesini engeller. Round JL. Nat Rev Immunol 2009; 9(5):

18 Mikrobiyal biyofilmler dost mu düşman mı Biyofilm yapma özelliği sadece patojenlere özgü değildir. Laktik asit bakterileri (LAB) (Örn;Lactobacillus plantarum, Enterococcus casseliflavus ) biyofilm yapma özellikleri vardır. LAB biyofilmlerinin patojen bakterilerin hem planktonik hem de biyofilm yapıları üzerine inhibitör etki gösterdikleri bildirilmiştir. Son yıllarda probiyotik biyofilmlerin özellikle gıda endüstrisi alanında kullanımı üzerine yoğunlaşılmıştır. Kermanshahi RK. Appl Food Biotechnol 2015; 2: Aoudia N. Food Microbiol 2016; 53, Guerrieri E. Food control 2009; 20(9):

19 ANCAK; Mikrobiyal biyofilmler dost mu düşman mı Biyofilmin karmaşık mimari yapısı içinde patojenlerin yanısıra mikrobiyota elemanları da bulunabilir. Biyofilm yapı içindeki mikroorganizmalar, mikrobiyota tarafından üretilen karbon, nitrojen gibi besinlerden faydalanarak ve bir takım düzenleyici sinyaller ile kendi çoğalmalarını, virülanslarını arttırabilirler. Guerrieri E. Food control 2009; 20(9):

23 Gelecekte hedef QS-biyofilm yapı mı Ann Rev Med 2013;64: 145

24 Mikrobiyota kistik fibrozis ilişkisi Alt solunum yollarında virüs, bakteri, mantar ve fajlar adezinleriyle hem epitel yüzeyinde hem de mukus yüzeyinde yerleşiktir. Bronşlarda 2000 genom/cm 2 bulunmaktadır. Patojeler ile birlikte 140 farklı m.o ailesi bulunmaktadır. Üst ve alt solunum yolları mikroplarla sürekli temas halindedir. Üst ve alt solunum yolu mikrobiyotaya (Pseudomonas spp., Acinetobacter spp, Fusobacterium spp, Staphylococcus spp, Streptococcus spp.) sahiptir. Nazal mukusda salgılanan lizozim antimikrobiyaldir, nazal kıllara yakalanan mikroplar burada etkisizleştirilir. Akciğere ulaşan patojenler goblet hücrelerince üretilen mukusa yakalanarak silialı epitel hücreler tarafından süpürme yoluyla balgama çevrilip veya refleksle akciğerden uzaklaştırılır.

25 Mikrobiyota kistik fibrozis ilişkisi Florada Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis ve Staphylococcus aureus gibi patojen türler yer alır. Bunların eğer akciğer bariyeri hasarlanırsa lümenden steril alana girerek ciddi enfeksiyon hastalıklarına yol açar. Bu nedenle akciğer mikrobiyotasında simbiyont ve patobiyontların sağlıklı oranlarda bulunması, böylece mukozanın gereksiz yangısal reaksiyonlara girmemesi hayati önemdedir. Kistik fibrozda, kronik obstruktif akciğer hastalığında ve astımda mikrobiyota değişmiş olduğundan hasta enfeksiyonlara açık hale gelir. Bağırsaktaki mikrobiyotanın kısa-zincirli-yağ asidi üreten hale değişmesi durumunda akciğer mikrobiyotasının kompozisyonu değişerek alerji gelişir.

Konak, mikrobiyota ve çevresel faktörler arasındaki

Antibiyotikler Prebiyotikler Probiyotikler (Fekal

Bağıışıklık sistemi Hormonlar Konak Çevresel

26 Konak, mikrobiyota ve çevresel faktörler arasındaki etkileşimler Mikrobiyotanın düzenleyicileri Antibiyotikler Prebiyotikler Probiyotikler (Fekal transplantasyon) Mikrobiyota Genetik zemin Bağıışıklık sistemi Hormonlar Konak Çevresel faktörler Stres Yaşam biçimi Beslenme alışkanlıkları Ann Rev Med 2013;64: 145

27 Sonuç olarak; Hastalıklar ile mücadelede tek tek mikroorganizmaları değil biyofilm mimarisini ve bu yapı içinde quorum sensing sistemlerini hedef almak daha doğru bir yaklaşım olabilir. Mikroorganizmalar ve enfeksiyon hastalıkları ile mücadelede yeni yaklaşımlara ihtiyacımız olduğunu biliyoruz. Bu yeni yaklaşımların odağına mikrobiyota yerleşmiştir. Akılcı ilaç kullanımı insan sağlığının her alanında göz ardı edilmemelidir.

28 İlginiz için teşekkür ederim.

Benzer belgeler

MİKROORGANİZMALAR VE BİYOFİLM. Prof. Dr. Ayşe WILLKE TOPCU 2. UDAIS 26 Mayıs 2012, İstanbul

MİKROORGANİZMALAR VE BİYOFİLM. Prof. Dr. Ayşe WILLKE TOPCU 2. UDAIS 26 Mayıs 2012, İstanbul MİKROORGANİZMALAR VE BİYOFİLM Prof. Dr. Ayşe WILLKE TOPCU 2. UDAIS 26 Mayıs 2012, İstanbul Biyofilm tanımı Cansız ya da canlı yüzeylere Geri dönüşümsüz olarak tutunup çoğalan mikroorganizmaların Ekstrasellüler