الأغشية الحيوية البكتيرية: “الخطر الخفي في حياتنا اليومية”

اسم الباحث: زينب عبد الرحمن محمد مهدي.

الدرجة العلمية: باحث بكتريولوجي بمعهد بحوث الصحة الحيوانية- معمل فرعي بنها

تليفون: 01220808974

الايميل: [email protected]

الأغشية الحيوية البكتيرية: “الخطر الخفي في حياتنا اليومية”

مقدمة:

تعرف الأغشية البكتيرية الحيوية “البيوفيلم البكتيري” بأنه التجمع المعقد للكائنات المجهرية علي الأسطح ويتسم بإفراز بوليمرات خارج خلوية محصنة ولاصقة تساعد الميكروب من التشبث الجيد بالسطح المصاب، كما تمثل كمادة عازلة للميكروب من العوامل الخارجية مما تزيد من ضراوته.

كيفية تكوين الأغشية البكتيرية:

تبدأ عملية تكوين الأغشية الحيوية من خلال التصاق البكتيريا بالسطح اللاحيوي متبوعا بتكاثر وتكوين مستعمرات دقيقة تنمو وتشكل أغشية حيوية ناضجة، والتي يتم تنظيمها بشكل كبير أما في شكل طبقة أحادية أو من خلال تشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد كما في بعض سلالات الليستريا مونوسيتوجينز. ويختلف تكوين الأغشية البكتيرية من بكتيريا لأخري علي حسب نوع الميكروب. وتتم هذه العملية من خلال خمس مراحل:

1- مرحلة الألتصاق: تمثل المرحلة الأولية حيث تلتصق البكتيريا التي تسبح بحرية بشكل عكسي بالسطح اللاحيوي من خلال العديد من التفاعلات الضعيفة كالتفاعلات الحامضية او القوي الالكتروستاتيكية.

2- الأستعمار: ترتبط مسببات الأمراض البكتيرية بشكل لا رجعة فيه بالسطح من خلال تفاعلات أقوي مثل البروتينات اللاصقة المرتبطة بالكولاجين، عديد السكريات الدهنية ” lipopolysaccharide”، و السياط ” Flagella”.

3- التكاثر: ويتم فيها تراكم العديد من البكتيريا في طبقات متتالية من خلال أنتاج كميات ضخمة من الألكتروبوليسيكرايد.

4- النضج: تنمو الخلايا البكتيرية خلال طبقات متعددة مكونة غشاء خلوي ناضج مع هيكل 3D النموذجي، ويعد هذا الغشاء أكثر مقاومة للدفاعات المناعية والمواد المضادة للبكتيريا.

5- الأنتشار: ويتم ذلك بعد التطوير الكامل للغشاء الحيوي، ويتم من خلال العديد من العمليات الميكانيكية النشطة وتتميز الخلايا المشاركة في الانتشار بقدرتها علي تحمل العوامل الخارجية.

خطورة الأغشية البكتيرية:

تمثل الاغشية البكتيرية خطورة على الصحة العامة وذلك لقدره البكتيريا المنتجة لها علي مقاومة المضادات الحيوية، والدفاعات المناعية والضغوطات المختلفة التي من الممكن ان تتعرض لها. وتستطيع البكتيريا أنتاج الاغشية البكتيرية في العديد من الطبقات التحتية مسببة عدوي مختلفة لكلا من الانسان والحيوان والنبات. كما تلعب الأغشية الحيوية أدوارا مدمرة في الصناعة حيث تسبب تأكل لخطوط الأنابيب كما يحدث في مصانع انتاج الألبان.

ويمكن للأغشية البكتيرية أن تتكون علي الأسطح المختلفة مثل المعادن والأسطح الزجاجية والأواني البلاستيكية والأنسجة والأجهزة السريرية. ومن الممكن أيضا وجودها في العديد من الأدوات الطبية كالطعوم الوعائية، الصمامات داخل القلب، الأجهزة داخل الرحم ، أجهزة تنظيم ضربات القلب ، المفاصل الاصطناعية، القسطرة والعدسات اللاصقة.

ويعتمد خطورة الميكروب وبقاؤه علي قدرته علي تكوين ونضج الغشاء المنتج له، فتعتبر البكتيريا المنتجة للأغشية مقاومة 1000 ضعف للعوامل البيئية المختلفة ” كدرجة الحموضة و نقص المغذيات و القوي الميكانيكية” كما تعد هذه البكتيريا اكثر مقاومة للمضادات البكتيرية المختلفة والعلاجات الكيميائية. وبالتالي تمثل الاغشية البكتيرية خطورة شديدة علي الصحة العامة.

الوسائل المستخدمة للحد من تكوين الأغشية البكتيرية:

يمكن استخدام عدة استراتيجيات للتخلص من تكوين الأغشية البكتيرية على الأسطح وذلك من خلال.

1- استخدام المواد المضادة للبكتيريا لتنظيف الأسطح والحد من تكوين الأغشية البكتيرية.

2- استخدام المواد المانعة للالتصاق لمنع تكوين الأغشية البكتيرية على الأسطح.

3- استخدام التقنيات الحيوية مثل استخدام الفيروسات البكتيرية للتحكم في تكوين الأغشية البكتيرية.

4- الحرص على تنظيف الأسطح بانتظام وتجفيفها جيدًا لمنع تكوين الأغشية البكتيرية عليها.

5- ويمكن أيضًا استخدام الأشعة فوق البنفسجية لتطهير الأسطح والحد من تكوين الأغشية البكتيرية.

6- الطرق الكهروكيميائية وتعد من الطرق الواعدة للتخلص من البكتيريا المنتجة للأغشية البكتيرية وذلك من خلال تطبيق جرعات اقل من المضادات الحيوية في مجال كهربائي ضعيف لتفكيك تكوين الأغشية البكتيرية ويشار الي هذه الطريقة بالتأثير الكهربائي الحيوي.

7- ومن الممكن استخدام بعض أنواع الأنزيمات التي تحلل مكونات الأغشية البكتيرية أو تتداخل في تكوينها ومن أمثله ذلك أنزيم البروتيز والأميليز والسيراتيوببتيداز.

8- ومن الممكن التخلص من الأغشية البكتيرية ميكانيكيا من خلال استخدام العلاج الضوئي الديناميكي والذي يشمل استخدام الميثيلين بلو والتولويدين بلو. والتي تؤثر علي البكتيريا بشكل فعال فعلي سبيل المثال يعتبر أستخدام الميثيلين بلو فعال جدا ضد الأغشية البكتيرية التي تكونها البكتيريا موجبة الجرام وذلك لقدرتها علي نقل الشحنة السالبة نحو جدار الخلية المستهدفة.

الإرشادات الصحية لتجنب التعرض للعدوي بالبكتيريا المنتجة للأغشية البكتيرية:

• النظافة الشخصية: يجب غسل اليدين بانتظام بالماء والصابون لمدة 20 ثانية على الأقل، وخاصة بعد استخدام الحمام أو قبل تناول الطعام. كما ينبغي تنظيف الأسنان بانتظام واستخدام خيط الأسنان والفرشاة للحفاظ على صحة الفم والأسنان.

• التعقيم: ينبغي تعقيم الأسطح والأدوات الشخصية والمنزلية بانتظام باستخدام مطهرات اليد والمنظفات المناسبة.

• التهوية: ينبغي فتح النوافذ والأبواب لتهوية المنزل وتدوير الهواء النقي.

• التغذية الصحية: ينبغي تناول الأطعمة الصحية والمتوازنة والغنية بالفيتامينات والمعادن لتعزيز جهاز المناعة والحفاظ على الصحة العامة.

• التباعد الاجتماعي: ينبغي الابتعاد عن الأشخاص المصابين بالأمراض المعدية وتجنب التجمعات الكبيرة والأماكن المزدحمة.

المصادر:

1. Renier, S. , Hébraud, M. , and Desvaux, M. (2011) Molecular biology of surface colonization by Listeria monocytogenes: an additional facet of an opportunistic Gram‐positive foodborne pathogen. Environ Microbiol 13: 835–850.

2. Rieu, A. , Briandet, R. , Habimana, O. , Garmyn, D. , Guzzo, J. , and Piveteau, P. (2008) Listeria monocytogenes EGD‐e biofilms: no mushrooms but a network of knitted chains. Appl Environ Microbiol 74: 4491–4497.

3. Srinivasan R, Santhakumari S, Poonguzhali P, Geetha M, Dyavaiah M and Xiangmin L (2021) Bacterial Biofilm Inhibition: A Focused Review on Recent Therapeutic Strategies for Combating the Biofilm Mediated Infections. Front. Microbiol. 12:676458. doi: 10.3389/fmicb.2021.676458

4. Lebeaux, D., Ghigo, J. M., and Beloin, C. (2014). Biofilm-related infections: bridging the gap between clinical management and fundamental aspects of recalcitrance toward antibiotics. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 78, 510–543. doi: 10.1128/mmbr.00013-14

5. Lenhart, T. R., Duncan, K. E., Beech, I. B., Sunner, J. A., Smith, W., Bonifay, V., et al. (2014). Identification and characterization of microbial biofilm communities associated with corroded oil pipeline surfaces. Biofouling 30, 823–835. doi: 10.1080/08927014.2014.931379

6. Mirouze, N., Ferret, C., Cornilleau, C., and Carballido-Lopez, R. (2018). Antibiotic sensitivity reveals that wall teichoic acids mediate DNA binding during competence in Bacillus subtilis. Nat. Commun. 9, 1–11.

7. de Oliveira, A. B., Ferrisse, T. M., Marques, R. S., De Annunzio, S. R., Brighenti, F. L., and Fontana, C. R. (2019). Effect of photodynamic therapy on microorganisms responsible for dental caries: a systematic review and meta-analysis. In. J. Mol. Sci. 20:3585. doi: 10.3390/ijms20143585