Was ist ein bakterieller Biofilm?
Bakterielle Biofilme sind Ansammlungen von Bakterien, die sich an eine Oberfläche (wie eine Wunde, ein prothetisches Gelenk oder Zähne) und/oder aneinander angeheftet haben. Der Biofilm enthält auch verschiedene Substanzen wie DNA, Proteine und Polysaccharide. Diese tragen dazu bei, dass die Bakterien nicht von Abwehrzellen des Wirts und Antibiotika abgetötet werden können, und bilden eine Struktur, in der die Bakterien wachsen und miteinander kommunizieren können.
Wie entstehen Biofilme?
Bakterielle Biofilme entstehen als natürlicher Teil des Wachstums von Bakterien außerhalb des Labors (in vivo). Bei der Entwicklung von Biofilmen gibt es mehrere Schlüsselphasen:
- Bakterien heften sich an die Oberfläche oder aneinander, zunächst reversibel und dann irreversibel
- Bakterien produzieren eine Substanz (extrapolymere Substanz), in der sie leben
- Bakterien vermehren sich und produzieren weitere Substanzen, die eine wichtige Rolle bei der Kommunikation der Bakterien untereinander spielen
- Kleine Mengen von Bakterien werden aus dem reifen Biofilm ausgeschieden, wenn nicht genügend Nährstoffe vorhanden sind, um sie zu unterstützen. Diese Bakterien können an anderer Stelle Biofilme bilden.
Welche Rolle spielt der Biofilm?
Der Biofilm bietet eine Stützstruktur für das Wachstum der Bakterien. Oft sind mehrere Bakterienarten im Biofilm vorhanden, und er ermöglicht es ihnen, über chemische Signale miteinander zu kommunizieren.
Bakterien innerhalb eines Biofilms sind resistenter gegen die Abwehrkräfte des Wirts und gegen Antibiotika; weiße Blutkörperchen (die die Infektion im Körper bekämpfen) und Antibiotika können den Biofilm weniger gut durchdringen, um die Bakterien zu erreichen, und wo das Antibiotikum durchdringen kann, nehmen die Bakterien das Antibiotikum langsamer auf.
Wo entstehen Biofilme?
Biofilme bilden sich auf vielen Oberflächen im Körper, unter anderem auf Zähnen (bakterieller Zahnbelag), chronischen Wunden und auf Gelenkprothesen im Falle einer Gelenkprotheseninfektion. Sie können sich auch in der Lunge bei chronischen Krankheiten bilden, z. B. bei Patienten mit Mukoviszidose und Lungenschäden. Bakterien können auch Biofilme bilden, wenn sie nicht an Oberflächen haften und eine Mikrokolonie mit anderen Bakterien bilden, die durch verschiedene Proteine an ihnen haften.
Zahnbelag
Was sind die Anzeichen dafür, dass sich ein Biofilm entwickelt hat?
Die Wunde, die mit Bakterien infiziert wurde, die einen Biofilm bilden, heilt möglicherweise viel langsamer oder überhaupt nicht und verbessert sich möglicherweise nicht durch Standardantibiotika. Sie kann schorfig aussehen oder unangenehm riechen. Mangelndes Ansprechen auf Antibiotika (Patienten mit anhaltendem Fieber, Unwohlsein, Schmerzen und anderen Symptomen) kann bei bakteriellen Biofilm-Infektionen an anderen Stellen im Körper, wie z. B. in der Lunge und in Gelenkprothesen, beobachtet werden.
Chronische Geschwüre, die typischerweise durch Biofilm kompliziert werden
Welche Bakterien sind in einem Biofilm vorhanden?
Die in einem Biofilm vorhandenen Bakterien sind von Patient zu Patient unterschiedlich, aber am häufigsten sind in chronischen Wunden mit Biofilm Staphylococcus aureus und in 50 % der Wunden Pseudomonas aeruginosa zu finden. Die auf einer Wunde vorhandenen Bakterientypen können durch Abstriche der Wunde und Bakterienkulturen oder durch spezielle Protein- oder Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierungsstudien (FISH) ermittelt werden.
Wie werden Wundbiofilme behandelt?
Es muss ein sorgfältiges Gleichgewicht aufrechterhalten werden, um das Ausmaß der Infektion zu verringern und gleichzeitig die Schädigung der Wirtszellen (Fibroblasten), die die Wunde reparieren, zu minimieren. Es wird eine Kombination aus Débridement (Entfernung von Wundmaterial), Antiseptika für die Wunde und Antibiotika, die oral oder intravenös verabreicht werden, angewandt.
Physikalische Methoden
Physikalische Methoden umfassen:
- Debridement mit einer Pinzette zur direkten Entfernung von Material
- Regelmäßige Waschungen mit steriler Kochsalzlösung oder anderen Lösungen
- Maggot-Débridement-Therapie
- Ultraschalltherapie zur Verstärkung der antibiotischen Wirkung und des Wunddebridements
Nur wenige Wundauflagen haben eine spezifische Anti-Biofilm-Aktivität.
Topische Wirkstoffe
Zu den topischen Wirkstoffen, mit denen versucht wird, den Biofilm abzubauen, gehören:
- Lactoferrin und Xylit
- Enzyme
- Silberverbände
- Superoxidierte Lösungen
Orale Antibiotika
Andere Ansätze umfassen eine gezielte Antibiotikabehandlung entsprechend den Bakterien, die in den Wunden durch spezielle Untersuchungen mit molekularen Techniken nachgewiesen wurden.