Biofilm w ranach przewlekłych
Leczenie ran Rodzaje ran Zakażenia

Biofilm w ranach przewlekłych

Ten tekst przeczytasz w 5 min.

Biofilmy bakteryjne już od wielu lat stanowią obiekt zainteresowania lekarzy, pielęgniarek i naukowców, ze względu na swoje powszechne występowanie oraz rolę w patogenezie wielu chorób. Ta złożona, wielokomórkowa struktura bakterii znacznie utrudnia naturalne procesy gojenia zachodzące w ludzkim organizmie – dlatego tak ważne jest, aby umieć skutecznie sobie z nim radzić.

Jak podają eksperci w czasopiśmie „Leczenie Ran”, bakterie w formie biofilmowej odpowiedzialne są za 60–80% wszystkich infekcji szpitalnych. Według danych w Stanach Zjednoczonych liczba zakażeń związanych z obecnością biofilmu sięga nawet 16 milionów rocznie, liczba spowodowanych nim zgonów natomiast – pół miliona. Kolejne badanie, będące analizą bioptatów pobranych z 50 ran przewlekłych i 16 ran ostrych, wykazało istnienie biofilmu w 60% ran trudno gojących się i tylko 16% ostrych. Z tego powodu naukowcy od lat badają przyczyny jego powstawania, a także poszukują najskuteczniejszych metod zapobiegania i leczenia infekcji spowodowanych bakteriami w formie biofilmu.

Czym jest biofilm?

Biofilm, inaczej zwany błoną biologiczną, to złożone skupisko drobnoustrojów pokrytych zewnątrzkomórkową, polimerową substancją śluzową (EPS, ang. extracellular polymeric substances), która chroni je przed niesprzyjającymi warunkami środowiskowymi, takimi jak pH czy temperatura, antybiotykami oraz układem immunologicznym organizmu. Bakterie te wykazują adhezję zarówno do powierzchni biologicznych, jak i abiotycznych, a stworzona przez nie warstwa biofilmowa może składać się z jednego lub wielu rodzajów mikroorganizmów. Jak podają eksperci w czasopiśmie „Leczenie Ran”, w środowisku naturalnym 99% bakterii występuje w formie biofilmowej, a jedynie 1% w formie planktonicznej, czyli drobnoustrojów wolno żyjących. Przyjmuje się również, że 95% bakterii przybiera formę błony biologicznej, jako podstawową formę bytowania, co pozwala komórkom w różnych częściach biofilmu na pełnienie odmiennych funkcji – dzięki temu skupiska bakterii mogą funkcjonować w warunkach, w których pojedyncze drobnoustroje nie mogłyby przeżyć. Tym, co odróżnia strukturę biofilmową od bakterii planktonicznych, jest także zdolność do skoordynowanego i zsynchronizowanego działania opartego na systemie przekazywania informacji Quorum Sensing (QS) oraz fakt, że zmienność fenotypowa pozwala drobnoustrojom np. na niską aktywność metaboliczną, gdy znajdują się one w dolnych warstwach biofilmu. Wśród najlepiej poznanych i najczęściej występujących bakterii tworzących błonę biologiczną wyróżnia się:

  • Candida albicans,
  • Pseudomonas aeruginosa,
  • Staphylococcus epidermidis,
  • Escherichia coli,
  • Enterococcus faecalis.

Błona biologiczna stanowi przyczynę licznych infekcji u ludzi, m.in. układu moczowego, ran pooperacyjnych, związanych ze wszczepianiem endoprotez, a także owrzodzeń i ran przewlekłych.

Biofilm a trudno gojące się rany

Tworzenie się biofilmu jest naturalną cechą wszystkich bakterii tworzących mikroflorę, zarówno skóry, jak i błon śluzowych. Z tego względu każde naruszenie ciągłości skóry, niezależnie od tego, czy wynika ze zranienia, czy ma charakter przewlekły, przyczynia się zaburzenia równowagi pomiędzy układem immunologicznym a biofilmem bakterii saprofitycznych, co stwarza warunki dla wnikania patogenów. Uszkodzony naskórek przestaje wydzielać naturalne substancje antyseptyczne, rozwija się zapalenie, a to bezpośrednio prowadzi do powstania rany. Powstający w niej – na skutek wnikających z zewnątrz bakterii – niekorzystny biofilm stanowi jeden z głównych czynników opóźniających proces gojenia i znacznie zwiększających ryzyko wystąpienia zakażenia, które na skutek fragmentacji i odklejenia się błony biologicznej może poprzez krew rozprzestrzenić się na cały organizm.

Badania pokazują, że biofilmem pokryte są wszystkie rany przewlekłe i ostre. Odkrycie to, dokonane w 1999 roku, zrewolucjonizowało podejście do leczenia uszkodzeń skóry – wcześniej sądzono bowiem, że bakterie mogą bytować jedynie w postaci planktonicznej. Błona biologiczna w ranach przewlekłych jest szczególnie złożona i rozwinięta, przez co w znacznym stopniu zaburza proces gojenia i może stanowić czynnik powodującym wystąpienia ostrego zakażenia. Pojawienie się takiej infekcji zależy przede wszystkim od rodzaju kolonizujących ranę bakterii, zjadliwości drobnoustrojów, zdolności do modyfikacji odpowiedzi immunologicznej oraz schorzeń towarzyszących u pacjenta. Ponadto jej obecność negatywnie wpływa na procesy immunologiczne, ziarninowanie oraz naskórkowanie rany, a w miarę upływu czasu zostaje ona zasiedlona kolejne rodzaje drobnoustrojów, które zaczynają wydzielać nowe substancje, powodujące m.in. większą odporność na stosowane leki. Jak pokazują liczne badania, złożona, wielokomórkowa struktura biofilmu zmniejsza przenikanie antybiotyków do rany – z tego powodu w ostatnich latach tak kontrowersyjne jest stosowanie antybiotyków bezpośrednio na ranę przewlekłą.

Diagnostyka biofilmu

Należy pamiętać, że rutynowe metody służące do oceny stanu mikrobiologicznego rany nie sprawdzają się w przypadku większości konfiguracji drobnoustrojów tworzących biofilm. W przeciwieństwie do bakterii planktonicznych bowiem w klasycznych posiewach bakteryjnych nie można stwierdzić ich obecności. Dzieje się tak, ponieważ liczne gatunki beztlenowe oraz drobnoustroje mają specyficzne wymogi odżywcze i nie rosną na standardowych podłożach mikrobiologicznych. Diagnostyka biofilmu wymaga więc dużego nakładu pracy i środków, przez co zwykle nie wykonuje się jej w laboratorium szpitalnym. Skład populacji bakteryjnej biolfilmu określa się zazwyczaj za pomocą metod molekularnych, głównie pirosekwencjonowania (ang. Tag-Encoded FLX Amplicon Pyrosequencing – bTEFARb) oraz techniki ilościowej reakcji PCR (ang. quantitative polymerase chain reaction technique), które pozwalają na wykrycie ponad 90% drobnoustrojów w ciągu 36–48 godzin.

Wiele trudności nastręcza również stwierdzenie, czy bakterie występują w ranie w formie biofilmowej czy planktonicznej. Zwykle diagnozuje się to na podstawie objawów mikroskopowych, do których zaliczyć można:

  • dużą ilość znekrotyzowanej tkanki w łożysku rany,
  • powłokę fibrynową,
  • połyskliwość rany,
  • duży wysięk,
  • nieprzyjemny zapach wydobywający się z rany.

Trzeba jednak pamiętać, że choć objawy te zazwyczaj wskazują na obecność biofilmu w ranie, mogą również mieć inną, niż bakteryjną, etiologię. Droższe, specjalistyczne techniki mikroskopowe nie są obecnie powszechnie stosowane w Polsce – bardziej powszechne, choć mniej skuteczne, jest przeprowadzanie wymazu bądź pobieranie bioptatu.

Zwalczanie biofilmu w ranach przewlekłych

Nie istnieje jedna, powszechnie stosowana terapia zwalczania biofilmu występującego w ranach przewlekłych – wynika to zarówno ze zróżnicowania bakterii tworzących błonę biologiczną, jak i zróżnicowanych etiologii ran. Obecnie najbardziej popularną metodą walki z biofilmem jest BBWC (ang. Biofilm Based Wound Care) – strategia leczenia ran objętych procesem infekcyjnym wywołanym przez drobnoustroje w formie biofilmowej. Terapia ta zakłada przeprowadzenie poniższych 4 czynności leczniczych:

  1. Prawidłowa diagnostyka rany – określenie etiologii i specyfiki mikrobiologicznej rany.
  2. Częste i agresywne opracowanie rany – etap ten zakłada enzymatyczne, biologiczne, mechaniczne oraz chirurgiczne opracowanie rany przewlekłej w celu dokładnego usunięcia warstw martwiczych oraz uszkodzonych tkanek.
  3. Antybiotykoterapia systemowa i antyseptyka z użyciem „selective biocides” – należy pamiętać, że w większości przypadków antybiotyki służą jako środek wspomagający leczenie i powinny być stosowane ogólnie, nie zaś bezpośrednio na ranę. Antyseptyka natomiast powinna opierać się przede wszystkim na niskiej cytotoksyczności i wysokiej sile bójczej.
  4. Środki „przeciwbiofilmowe” – wśród nich wyróżnia się głównie związki hamujące mechanizm przekazywania sygnałów QS, związki degradujące cukrowe podjednostki, z których tworzy się śluz zewnątrzkomórkowy oraz laktoferynę – pierwiastek mający zdolność wiązania jonów żelaza, niezwykle istotnych w procesie tworzenia biofilmu.

Tworzenie się biofilmu w ranach przewlekłych najczęściej powoduje trudne do wyleczenia schorzenia skóry i błon śluzowych. Dlatego naukowcy od wielu lat poszukują skutecznych metod zapobiegania jego powstawaniu oraz leczenia spowodowanych nim groźnych zakażeń. Główną przyczynę niepowodzeń obecnie stosowanych terapii ran przewlekłych stanowią zmniejszona aktywność i przenikanie leków oraz modyfikacje genotypu bakterii, powodujące ich lepsze przystosowanie do trudnych warunków środowiska. Leczenie ran trudno gojących się jest obecnie problemem globalnym, nie tylko ze względu na rosnącą antybiotykooporność bakterii, lecz także na wysokie koszty diagnostyki i terapii.

Źródła:

[1] B. Różalska, B. Micota, A. Budzyńska, B. Sadowska. Biofilmowy mikrobiom skóry w zdrowiu i chorobie. Aspekty badawcze z zakresu inżynierii tkankowej. Leczenie Ran, 2013.

[2] M. Maciejewska, M. Bauer, M. Dawgul. Nowoczesne metody zwalczania biofilmu bakteryjnego. Postępy Mikrobiologii, 2016.

[3] M. Bartoszewicz, A. Rygiel. Biofilm jako podstawowy mechanizm zakażenia miejsca operowanego — metody prewencji w leczeniu miejscowym. Chirurgia Polska, 2006.

[4] http://www.zwalczbiofilm.pl

2 thoughts on “Biofilm w ranach przewlekłych

  1. Mój kuzyn który ma różne choroby zdiagnozowane i powikłania przy tym leczył swoją ranę w przychodni ranleczenie na mokotowie. tam p. Agnieszka Głuszczak się nim zajmowała i to dzieki niej pięknie się to zagoiło

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *