Биопленки. Методы изучения - Курсовая работа

Глава 1 Общее представление о биоплёнках 1.1 Механизмы и этапы формирования биоплёнок 1.2 Ультроструктура биоплёнок 1.3 Микробный состав и взаимодействие микроорганизмов в биоплёнке 1.4 Чувство кворума 1.5 Клиническое значение биоплёнок Глава 2 Методы изучения биоплёнок 2.1 Методы культивирования биоплёнок 2.2 Генетические методы изучения биоплёнок 2.3 Методы выявления биоплёнок Заключение Список литературы Приложения Введение Вплоть до конца прошлого века микробиология развивалась главным образом на основе исследований чистых культур микроорганизмов. Этот традиционный путь, сложившийся на общепринятых представлениях о том, что в природных условиях бактерии существуют как свободно плавающие (планктонные) клетки, позволил получить сведения об основных жизненно важных процессах, происходящих в микробных клетках. В настоящее время известно, что более 99% бактерий существуют в природных экосистемах не в виде свободно плавающих клеток, а в виде прикрепленных к субстрату биопленок (Biofilms). Образование биопленкок и их функционирование - пример сложного социального поведения бактерий, регулируемого и управляемого не только сигналами из окружающей среды, но и межклеточными связями. Это касается, в первую очередь, способности биопленочных бактерий защищаться от стрессовых воздействий, включая устойчивость к антибиотикам, дезинфектантам и эффекторам (гуморальным и клеточным) иммунной системы человека. Это определение позволяет отличить микробные сообщества биопленок от похожих на них лишь внешне структур, например, колонии бактерий, растущих на поверхности агара, которые не проявляют ни одной из характеристик, свойственных истинной биопленке.[1] Для того, чтобы доказать присутствие именно биопленки, а не других бактериальных структур, используют разнообразные методические подходы, направленные на обнаружение: 1) элементов биопленочного внеклеточного матрикса; 2) генов, контролирующих биопленкообразование; 3) сложных архитектурных структур, специфичных для биопленки. Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные вещества, клетки начинают делиться. 4. Важнейшим элементом в процессе адгезии стафилококков является (Polysaccharide Intercellular Adhesin) (PIA) - полисахарид, который участвует как в клеточной субстратной адгезии, так и в последующем формировании клеточных кластеров (клеточно-клеточная адгезия). Обнаружено, что в начальные фазы образования биопленок, у P.aeruginosa, активируются crc-гены, ответственные за биосинтез фимбрий. [3] 1.2 Ультроструктура биоплёнок С помощью конфокальной сканирующей лазерной микроскопии показано, что биопленки - не структурно гомогенные монослои микробных клеток на поверхности. Ключевая роль в переключении аэробного метаболизма на анаэробный принадлежит регулятору транскрипции Fnr-белку, реагирующему на изменения концентрации молекулярного кислорода Анаэробные субпопуляции биопленок синегнойной палочки обладают более выраженной устойчивостью к факторам окружающей микросреды, а также приобретают устойчивость к действию антимикробных препаратов. «Quorum sensing» (QS) - это процесс коллективной координации экспрессии генов в популяции бактерий, опосредующий специфическое поведение клеток. Первые синтезируют 7-8-членные пептиды (Enterococcus spp.), циклопептиды (Staphylococcus spp.); вторые: разнообразные ацил-гомосерин лактоны (AHL). Его экспрессия находится на базальном уровне, поэтому накопление сигнальных молекул происходит достаточно длительно, и биологический эффект начинает проявляться только в стационарной фазе роста популяции. Сами AHL-молекулы неодинаково влияют на другие группы бактерий, установлено например, что аутоиндукторы синегнойной палочки блокируют работу QS у S.aureus.