ბაქტერიები ხშირად წარმოგვიდგენია ცალკეულ, თავისუფლად მოძრავ უჯრედებად. ეს წარმოდგენა გამოსადეგია, მაგრამ მათი ცხოვრების მხოლოდ ნაწილს აჩვენებს. ბევრ გარემოში მიკროორგანიზმები ზედაპირს ეკვრიან, ჯგუფდებიან და საკუთარი წარმოებული ფენით იფარებიან.
ასეთ ორგანიზებულ ერთობას ბიოფილმი ეწოდება. ის შეიძლება წარმოიქმნას ნაკადულში ქვაზე, წყლის მილში, კბილის ზედაპირზე, სამრეწველო მოწყობილობაზე ან სამედიცინო მასალაზე.
კითხვა რა არის ბაქტერიული ბიოფილმი აინტერესებთ მიკრობიოლოგებს, ექიმებს, სტომატოლოგებს, საკვების ტექნოლოგებს, ინჟინრებსა და წყლის გამწმენდ სპეციალისტებს. ბიოფილმი არც ერთი კონკრეტული მიკრობია და არც ერთი დაავადება. ის მიკროორგანიზმების ორგანიზების ფორმაა.
ყველა ბიოფილმი საფრთხეს არ წარმოადგენს. ბუნებაში ეს ერთობები ნივთიერებების ციკლსა და ეკოსისტემების მუშაობაში მონაწილეობს. ზოგ ინდუსტრიულ პროცესში მათ მიზანმიმართულად იყენებენ. პრობლემა შეიძლება გაჩნდეს, თუ ბიოფილმი არასასურველ ადგილას იზრდება ან მას დაავადებასთან დაკავშირებული მიკროორგანიზმები ქმნიან.
მარტივად რომ ვთქვათ, ბიოფილმი ზედაპირთან დაკავშირებული მიკროორგანიზმების ერთობაა, რომელსაც მათივე წარმოქმნილი უჯრედგარე მატრიცა აკრავს.
მატრიცა შეიძლება შეიცავდეს პოლისაქარიდებს, ცილებს, ლიპიდებსა და უჯრედგარე დნმ-ს. მათი თანაფარდობა დამოკიდებულია მიკრობის სახეობაზე, გარემო პირობებზე, საკვები ნივთიერებების ხელმისაწვდომობასა და ბიოფილმის განვითარების ეტაპზე.
მატრიცა კარკასის როლს ასრულებს. ის უჯრედებს ერთად ყოფნაში, ზედაპირზე მიმაგრებასა და სივრცული სტრუქტურის შექმნაში ეხმარება. მატრიცა წყალსა და გარემოში არსებული ნივთიერებების ნაწილს აკავებს.
თუმცა ბიოფილმი ერთგვაროვან ჟელეს არ ჰგავს. მასში შეიძლება იყოს არხები და უბნები, სადაც ჟანგბადის, საკვები ნივთიერებებისა და მეტაბოლური პროდუქტების რაოდენობა განსხვავდება. ზედაპირზე მყოფი ბაქტერიები შეიძლება სხვაგვარად მოქმედებდნენ, ვიდრე ღრმა ფენებში მდებარე უჯრედები.
ბიოფილმის წარმოქმნას ჩვეულებრივ რამდენიმე ეტაპად აღწერენ. სინამდვილეში მათ შორის საზღვრები მკვეთრი არ არის, დეტალები კი სახეობასა და გარემოზეა დამოკიდებული.
პირველი ეტაპია ზედაპირთან კონტაქტი. ბაქტერია შეიძლება შემთხვევით აღმოჩნდეს მის სიახლოვეს გამდინარე წყალთან, ნერწყვთან, ჰაერთან ან სხვა სითხესთან ერთად.
პირველადი მიმაგრება ზოგჯერ შექცევადია. არახელსაყრელ პირობებში უჯრედი შეიძლება მოსცილდეს ზედაპირს. თუ დარჩა, მიმაგრების მექანიზმები ძლიერდება.
შემდეგ ბაქტერიები მრავლდებიან და პატარა ჯგუფებს ქმნიან. მატრიცის კომპონენტების წარმოება იზრდება. დროთა განმავლობაში სტრუქტურა უფრო რთული ხდება.
მომწიფებულ ბიოფილმში სხვადასხვა მიკროგარემოა. ზოგი უჯრედი სწრაფად იზრდება, სხვები ნაკლებად აქტიური ხდება. მოგვიანებით ზოგი მიკროორგანიზმი სცილდება ერთობას და ახალ ადგილებში გადადის.
სითხეში თავისუფლად ცხოვრებას უპირატესობები აქვს: გადაადგილება და ახალი გარემოს პოვნა უფრო ადვილია. თუმცა არსებობს ჩამორეცხვის, გამოშრობის ან პირობების სწრაფად შეცვლის რისკიც.
ზედაპირზე მიმაგრებამ შეიძლება უფრო სტაბილური ადგილი შექმნას. ახლომახლო საკვები ნივთიერებების გამოჩენისას ერთობას მათი გამოყენება შეუძლია. მატრიცა მექანიკურ მოცილებას ართულებს და ადგილობრივი პირობების შენარჩუნებას ეხმარება.
ეს არ ნიშნავს, რომ ბიოფილმი შეუვალი ციხესიმაგრეა. მისი მოცილება, გამოშრობა, დაზიანება ან ზრდისთვის საჭირო ნივთიერებების გარეშე დატოვება შეიძლება. თუმცა ის უფრო რთული სისტემაა, ვიდრე სითხეში ცალკე მცურავი უჯრედები.
ბიოფილმის შექმნა მიკროორგანიზმებისთვის ცვალებად გარემოსთან შეგუების ერთ-ერთი გზაა.
უჯრედგარე მატრიცას ზოგჯერ ქალაქის საშენ მასალას ადარებენ. ის სტრუქტურას ინარჩუნებს, მაგრამ მხოლოდ პასიური ფარი არ არის.
მის კომპონენტებს შეუძლია გავლენა მოახდინონ მიმაგრებაზე, წყლის შეკავებასა და მოლეკულების გადაადგილებაზე. მატრიცაში შეიძლება ინახებოდეს ფერმენტები და მიკროორგანიზმების მიერ გამოყენებული ნივთიერებები.
ზოგი ნაწილი ბიოფილმის შიგნით მიმდინარე ქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობს. მატრიცას გარემოდან გარკვეული მოლეკულების შეკავშირებაც შეუძლია.
მისი როლი კონკრეტულ ბიოფილმზეა დამოკიდებული. ყველა ერთობა ერთნაირ სტრუქტურას არ ქმნის; შემადგენლობა შეიძლება ერთი სახეობის ფარგლებშიც შეიცვალოს ტემპერატურის, pH-ისა და საკვები ნივთიერებების მიხედვით.
ამიტომ ყველა ბიოფილმის აღწერის ან მოცილების ერთი უნივერსალური გზა არ არსებობს.
ბაქტერიებს გარემოში პატარა სასიგნალო მოლეკულების გამოყოფა შეუძლიათ. უჯრედების რაოდენობის ზრდასთან ერთად ამ სიგნალების კონცენტრაციაც მატულობს.
გარკვეულ დონეზე ზოგი ბაქტერია შერჩეული გენების აქტივობას ცვლის. ამ მოვლენას quorum sensing ეწოდება — რეგულაცია, რომელიც პოპულაციის სიმჭიდროვეს უკავშირდება.
მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს მატრიცის კომპონენტების წარმოებაზე, მოძრაობაზე, მეტაბოლიზმსა და უჯრედების სხვა თვისებებზე.
ზოგჯერ ამბობენ, რომ ბაქტერიები „საუბრობენ“. ეს ხატოვანი შედარებაა, მაგრამ შეგნებული გადაწყვეტილების მიღებას არ გულისხმობს. საქმე ქიმიურ რეაქციებსა და გენების რეგულაციას ეხება.
ყველა ბიოფილმი ერთნაირად არ არის დამოკიდებული quorum sensing-ზე. სხვადასხვა სახეობა განსხვავებულ სიგნალებს იყენებს, ერთობის ჩამოყალიბებას კი მრავალი სხვა ფაქტორიც არეგულირებს.
ბიოფილმი შეიძლება ერთი სახეობის მიკროორგანიზმებმა შექმნან, თუმცა ბუნებაში ხშირად მრავალი სახეობის ერთობები გვხვდება.
მათი წევრები სივრცისა და საკვები ნივთიერებებისთვის შეიძლება ერთმანეთს ეჯიბრებოდნენ. მათ ასევე შეუძლიათ სხვა მიკრობების მეტაბოლური პროდუქტების გამოყენება ან ადგილობრივი გარემოს ერთად შეცვლა.
ურთიერთობები ყოველთვის ჰარმონიული არ არის. ბიოფილმის ერთ უბანში თანამშრომლობა შეიძლება მიმდინარეობდეს, მეორეში კი ძლიერი კონკურენცია.
მრავალსახეობრივი ერთობების სირთულე ერთ-ერთი მიზეზია, რის გამოც ერთი შტამის მარტივი ექსპერიმენტის შედეგი ყოველთვის არ გადადის ორგანიზმის ან გარემოს პირობებზე.
კბილის ნადები ბიოფილმის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მაგალითია. კბილის ზედაპირზე თხელი ფენა წარმოიქმნება, რომელსაც ახალი მიკროორგანიზმები უერთდება.
ნადები ბაქტერიების შემთხვევითი ნარევი არ არის. მისი შემადგენლობა და სტრუქტურა დროთა განმავლობაში იცვლება და, სხვათა შორის, ჰიგიენაზე, კვებაზე, ნერწყვის ნაკადსა და პირის ღრუში მდებარეობაზეა დამოკიდებული.
ნადების რეგულარული მექანიკური მოცილება პირის ღრუს ჰიგიენის საფუძველია. კბილები გვიჩვენებს, რატომ არ არის ზედაპირის მხოლოდ წყლით გამოვლება საკმარისი: მიმაგრებული ერთობის სტრუქტურა მექანიკურად უნდა დაირღვეს.
თუმცა პირის ღრუში ბაქტერიების ყოველი არსებობა დაავადებად არ უნდა ჩაითვალოს. პირის ღრუს თავისი მიკრობიოტა აქვს; პრობლემა ადგილობრივი წონასწორობის დარღვევას, ნადების დაგროვებასა და სხვა ფაქტორებს უკავშირდება.
მიკროორგანიზმებს ბუნებრივ და ხელოვნურ ზედაპირებზე მიმაგრება შეუძლიათ. ბიოფილმები გვხვდება წყლის სისტემებში, ავზებში, სამრეწველო დანადგარებზე, სამედიცინო მოწყობილობებსა და იმპლანტებზე.
მასალის ტიპი მიმაგრებაზე მოქმედებს, მაგრამ ერთადერთი ფაქტორი არ არის. მნიშვნელოვანია ზედაპირის ხორკლიანობა, ორგანული ნივთიერებები, ტემპერატურა, სითხის ნაკადი და დრო.
სამედიცინო დაწესებულებებში ბიოფილმი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი შეიძლება იყოს იმ ზედაპირებზე, რომლებიც სხეულთან კონტაქტშია. ასეთ შემთხვევებს პროფესიული ჰიგიენური, დიაგნოსტიკური და სამკურნალო პროცედურები სჭირდება.
საგანმანათლებლო სტატია არ უნდა მიანიშნებდეს, რომ საოჯახო საშუალება ან დანამატი სამედიცინო მოწყობილობიდან ბიოფილმს მოაცილებს ან მასთან დაკავშირებულ ინფექციას განკურნავს.
ეს ორი ცნება დაკავშირებულია, მაგრამ ზუსტად ერთსა და იმავეს არ ნიშნავს.
ანტიბიოტიკის მიმართ რეზისტენტობა გენეტიკური თვისებებიდან გამომდინარეობს, რომლებიც ბაქტერიას კონკრეტული წამლის მოქმედებისას გადარჩენის საშუალებას აძლევს. რეზისტენტობის გენები შეიძლება მუტაციით წარმოიშვას ან უჯრედებს შორის გადაეცეს.
ბიოფილმის ტოლერანტობა შეიძლება მისი სტრუქტურითა და უჯრედების განსხვავებული მდგომარეობითაც იყოს განპირობებული. ზოგი ნივთიერება მატრიცაში ნელა აღწევს. ღრმა ფენებში ზოგი ბაქტერია ნელა იზრდება, მაშინ როცა გარკვეული წამლები ყველაზე კარგად აქტიურად გამყოფ უჯრედებზე მოქმედებს.
ბიოფილმის დაშლის შემდეგ ბაქტერიები ყოველთვის იმავე ხარისხის ტოლერანტობას არ ინარჩუნებენ. თუმცა ბიოფილმი გენეტიკურად რეზისტენტულ შტამებსაც შეიძლება შეიცავდეს.
ამ მექანიზმების გარჩევა კვლევისა და მკურნალობისთვის მნიშვნელოვანია.
უმარტივეს ლაბორატორიულ ცდაში შესასწავლ ნივთიერებას ხშირად თავისუფლად მზარდ ბაქტერიებთან აკავშირებენ. ეს მოდელი ბიოფილმის სივრცულ სტრუქტურას ვერ იმეორებს.
ბიოფილმის შესასწავლად მეცნიერები იყენებენ ფირფიტებს, ნაკადიან კამერებს, ხელოვნურ ზედაპირებსა და ქსოვილის მოდელებს. ისინი ზომავენ სტრუქტურის მასას, ცოცხალი უჯრედების რაოდენობას, მატრიცის შემადგენლობას ან მიკროსკოპით ხილულ ცვლილებებს.
რთული მოდელიც კი გამარტივებაა. ორგანიზმში არის ცილები, იმუნური უჯრედები, სითხეების მოძრაობა, ტემპერატურის ცვლილებები და მიკრობების რთული ერთობები.
შედეგი იმაზეცაა დამოკიდებული, ამოწმებდნენ პირველი მიმაგრების თავიდან აცილებას, ახალგაზრდა ბიოფილმის ზრდის შეფერხებას თუ მომწიფებულ სტრუქტურაზე მოქმედებას. ეს სამი სხვადასხვა კითხვაა.
თაფლს, პროპოლისსა და მათგან მომზადებულ ექსტრაქტებს მიკროორგანიზმებთან დაკავშირებულ ლაბორატორიულ ცდებში იკვლევენ. მეცნიერებმა შეიძლება შეამოწმონ, მოქმედებს თუ არა ნიმუში თავისუფლად მზარდ უჯრედებზე, მიმაგრებაზე ან კონკრეტულ მოდელში ბიოფილმის რაოდენობაზე.
ასეთი ცდები კვლევის საინტერესო ეტაპია, მაგრამ მზა პროდუქტის ადამიანში ეფექტიანობას ავტომატურად არ ადასტურებს.
მნიშვნელოვანია:
ლაბორატორიულ ჭურჭელში გამოყენებული კონცენტრაციის მიღწევა დანამატის გადაყლაპვის შემდეგ შეიძლება შეუძლებელი იყოს. ნივთიერება ასევე შეიძლება მონელდეს და მეტაბოლურ გარდაქმნებს დაექვემდებაროს.
თუ ლაბორატორიულ ცდაში ბიოფილმის რაოდენობა შემცირდა, შედეგი მხოლოდ გამოყენებული მოდელის ფარგლებში შეიძლება აღიწეროს.
ეს არ ნიშნავს, რომ შესწავლილი პროდუქტი:
ადამიანებში გამოყენების შესაფასებლად საჭიროა კარგად დაგეგმილი კლინიკური კვლევები კონკრეტული პროდუქტის ფორმის, დოზის, გამოყენების წესისა და პაციენტთა ჯგუფის შესახებ.
ინფექციის ან იმპლანტის პრობლემის ეჭვის შემთხვევაში პროფესიული დიაგნოსტიკაა საჭირო. თვითნებურმა ექსპერიმენტებმა შეიძლება სათანადო მკურნალობა შეაფერხოს.
არა. ბიოფილმი მიკროორგანიზმების ცხოვრების გავრცელებული ფორმაა და მრავალ ეკოსისტემაში გვხვდება.
მას ზოგი ჩამდინარე წყლის გაწმენდის პროცესშიც იყენებენ: მიკრობული ერთობები წყალში არსებულ ნივთიერებებს გარდაქმნიან. ბუნებაში ისინი ქვებზე, მცენარეთა ფესვებსა და ნალექებში ბინადრობენ.
ადამიანთან დაკავშირებულ მიკროორგანიზმებსაც შეუძლიათ ორგანიზებული ერთობების შექმნა დაავადების გამოწვევის გარეშე. მნიშვნელობა დამოკიდებულია შემადგენლობაზე, მდებარეობასა და პირობებზე.
ამიტომ „ბიოფილმი“ მხოლოდ საშიშად ჟღერად სარეკლამო სიტყვად არ უნდა იქცეს. ეს ტერმინი მიკროორგანიზმების ორგანიზების წესს აღწერს.
სარეკლამო მასალაში ბიოფილმს ზოგჯერ იყენებენ მტკიცებისთვის, რომ პროდუქტი „დამალულ ბაქტერიებს“ შლის ან „ორგანიზმს მიკრობების დამცავი ფენისგან წმენდს“.
ასეთ განცხადებებს სიფრთხილით მოეკიდეთ, განსაკუთრებით თუ არ არის მითითებული:
სამეცნიერო ტერმინი დამაჯერებლად შეიძლება ჟღერდეს, მაგრამ მტკიცებულებას ვერ ჩაანაცვლებს. პასუხისმგებლიანი განათლება კვლევის მნიშვნელობასაც და მის შეზღუდვებსაც ხსნის.
ყველაზე ფრთხილი გზა სტატიის მხოლოდ საგანმანათლებლო ტექსტად დატოვებაა. მან მკითხველს ბიოფილმის პრობლემის გადასაჭრელად დანამატის ყიდვისკენ პირდაპირ არ უნდა უბიძგოს.
თუ ბრენდი იქნება ნახსენები, ინფორმაცია ნეიტრალური და ფაქტებით შემოსაზღვრული უნდა იყოს, მაგალითად, ფუტკრისგან მიღებული ნედლეულის მიმართ სამეცნიერო ინტერესით.
პროდუქტის გვერდით არ უნდა განთავსდეს ასეთი განცხადებები:
ლაბორატორიული შედეგები კონკრეტულ ნიმუშსა და ცდის პირობებს ეხება და არა ყველა კომერციულ ფორმას.
კითხვაზე რა არის ბაქტერიული ბიოფილმი მოკლე პასუხია: ზედაპირთან დაკავშირებული და საკუთარი მატრიცით გარშემორტყმული მიკროორგანიზმების ორგანიზებული ერთობა.
ბიოფილმი ეტაპობრივად ვითარდება: პირველი კონტაქტიდან მიმაგრებასა და გამრავლებამდე, შემდეგ სტრუქტურის მომწიფებასა და ზოგი უჯრედის გავრცელებამდე.
მატრიცა მხოლოდ ფარი არ არის. ის საცხოვრებელი გარემოა, ნივთიერებების გადაადგილებაზე მოქმედებს და განსხვავებულ მცირე უბნებს ქმნის.
თაფლის, პროპოლისისა და სხვა ბუნებრივი მასალების კვლევებმა ლაბორატორიაში საინტერესო მოვლენები შეიძლება აჩვენოს. თუმცა ეს ავტომატურად არ ამტკიცებს ინფექციების მკურნალობას ან დანამატის ეფექტიანობას.
იმის გაგება, რა არის ბაქტერიული ბიოფილმი, სამეცნიერო ცნობების უკეთ გააზრებაში გვეხმარება. მიკროორგანიზმები ყოველთვის ცალკეულ უჯრედებად არ ცხოვრობენ, მარტივი ცდა კი რთული ერთობის ქცევას შესაძლოა ვერ ასახავდეს.
თაფლისა და პროპოლისის შესახებ მეტი წაიკითხეთ camelyn.eu.
ეს სტატია საგანმანათლებლო ხასიათისაა. ის არ არის ინფექციის დიაგნოსტიკის ან მკურნალობის ინსტრუქცია და ექიმის ან სტომატოლოგის კონსულტაციას ვერ ჩაანაცვლებს.
დამატებითი წყაროები: CDC: ბიოფილმი და სამედიცინო მოწყობილობებთან დაკავშირებული ინფექციები · სამეცნიერო მიმოხილვა ბაქტერიულ ბიოფილმებში ტოლერანტობის შესახებ.
