Introducción al concepto de biopelícula

Alex SorianoHospital Clínic de Barcelona

Número de artículos en PubMed en los que la palabra “biofilm” aparece en el título

Núm

ero

de ar

tícul

os

1985 1990 1995 2000 2005 2010

4 14 39 86

342

819

catéter intravascular

válvula cardiaca

marcapasos

prótesis vascular

dispositivos intravasculares

implante ortopédico

implante mamario

derivación de LCR

dispositivos extravasculares

infección urinaria recurrente

fibrosis quística

otitis media

úlcera crónica

osteomielitis crónica

endocarditis

rojo: biomasaverde: análogo de timidina (síntesis de ADN)

Biofilm de S. epidermidis

Rani SA, et al. Spatial patterns of DNA replication, proteinsynthesis and Oxigen concentration within biofilmsreveal diversal physiological statesJ Bacteriol 2007; 189: 4223-33

Rani SA, et al. Spatial patterns of DNA replication, proteinsynthesis and Oxigen concentration within biofilmsreveal diversal physiological statesJ Bacteriol 2007; 189: 4223-33

38 μm

verde: GFP (síntesis de proteínas)

59 μm

Oxígeno puro

S. epidermidis

profundidad (μm)

La actividad de los antibióticos se limita a los estratos más superficiales de la biopelícula. Las bacterias situadas en profundidad tienen una tasa de duplicación muy reducida (0.013 h-1)

Difusión de 02

50 μm

150 μm

rojo: biomasaverde: análogo de timidina (síntesis de ADN)

Biofilm de S. epidermidis

Davies DG, et al. The involvement of cell to cell signals inthe development of a bacterial biofilm.Science 1998; 280: 295-8

Señalización química interbacteriana esencial para la construcción de una biocapa madura (“quorumsensing”)

rojo: biomasaverde: análogo de timidina (síntesis de ADN)

Biofilm de S. epidermidis

starvation-signaling stringent response (relA, spoT)

Nguyen SA, et al. Active Starvation Responses MediateAntibiotic Tolerance in Biofilms and Nutrient-LimitedBacteriaScience 2011; 334: 982-6

4

8

6

2

UFC / mLlog10 sin ATB

horas0 2 3 4 5 6 71 8

Curva de letalidad estándar para un antibiótico

10 mgbacterias persistentes

Nathalie Q. BalabanBacterial Persistence as a Phenotypic SwitchScience 2004; 305: 1622-1625

siembra

nanotecnología

ampicilina

Nathalie Q. BalabanBacterial Persistence as a Phenotypic SwitchScience 2004; 305: 1622-1625

nanotecnología

ampicilina

Nathalie Q. BalabanBacterial Persistence as a Phenotypic SwitchScience 2004; 305: 1622-1625

nanotecnología

Tiempo (h)

UFC/mL

15

102

10710

1

ATBmg / L

(CIM)

ATB

Población bacteriana heterogénea

Tiempo (h)

UFC/mL

15

102

10710

1

ATBmg / L

(CIM)

ATB ATB

Inmunidad del huésped (fago)

Rosen DAPLoS In Medicine2007;4:329

filamentosPNAS2004;101:13333PNAS2006;103:19884

La formación de PODS en el urotelioScience2003;301:105(modelo murino)

Pili tipo IEMBO J 2000;19:2803Science 1998;282:1494

Proceso de formaciónInfect Imm 2001;69:4572

PNAS 2006;103:14170

Modelo animal de úlcera cutánea infectada con S. aureus

Stephen C. Davis, et al. Microscopic and physiologicevidence for biofilm-associated wound colonization in vivoWound Repair and Regeneration 2008;16: 23-29

James GA, et al.Biofilms in chronic wounds.Wound Rep Reg 2008; 16: 37-44

Úlceras crónicas: 30 / 50 (60%)Heridas agudas: 1 / 16 (6.2%)

Edmiston Ch, et al. Impact of selective antimicrobialagents on staphylococcal adherence to biomedicaldevices.Am J Surg 2006; 192: 344–354

0 / 5Vancomicina

Gentamicina 0 / 5

0 / 5

0 / 5

3 / 5 (60)

3 / 5 (60)

5 / 5 (100)1 / 5 (20)1Linezolid 4 / 5 (80)

8Daptomicina 3 / 5 (60) 5 / 5 (100) -

5 / 5 (100)16Rifampicina --

Nº fibras estériles/ Nº total de fibras (%)

4 7 10Días de exposición

40

8

10

40

12

Placa de microtiter

S. aureus

Placa de microtiter

96 biopelículas de S. aureus

96 biopelículas de S. aureus

Método Calgary