Biofilmes: Estrutura, Formação e Importância Microbiológica
Biofilme: Uma Cidade de Micro-organismos
Costerton et al. (1978)
Conceitos de Microbiologia
- Base tradicional: Foco em cultura pura.
- Visão atual: Bactérias vivem em comunidades estruturadas.
- Biofilme bacteriano: Ecossistema altamente dinâmico e coordenado, onde bactérias se associam a superfícies diversas.
- Definição: Associações de micro-organismos e seus produtos extracelulares, aderidos a superfícies bióticas ou abióticas, com capacidade de absorver e partilhar nutrientes.
Desenvolvimento de um Biofilme
- Colonização primária de um substrato.
- Crescimento, divisão celular e produção de exopolissacarídeo (EPS), com desenvolvimento de microcolônias.
- Coadesão de células individuais e grupos, originando um biofilme jovem de múltiplas espécies.
- Maturação e formação de mosaicos clonais no biofilme maduro.
Estima-se que 90% das bactérias na natureza (ambientes aquáticos, terrestres e no corpo humano) encontrem-se em biofilmes.
Conceito e Formação
Comunidades microbianas complexas e dinâmicas, envoltas por uma matriz (geralmente polissacarídica), que se formam sequencialmente. Seus estágios são determinados por fatores físicos, biológicos e ambientais (Jenkinson & Lappin-Scott, 2001).
Por que formar biofilmes?
Melhores condições de sobrevivência e proteção contra:
- Radiações UV
- Fagocitose
- Desidratação
- Predadores
- Antimicrobianos
Além disso, favorecem o aproveitamento de nutrientes, a sintrofia e a troca de material genético.
Etapas do Desenvolvimento
- Iniciação: Associação transiente evoluindo para associação estável.
- Maturação: Formação de microcolônias, síntese de exopolissacarídeos e interações metabólicas/genéticas.
- Dispersão: Liberação de células (Watnick & Kolter, 2000).
A - Iniciação
- Associação transiente: Uso de flagelos, pilus tipo IV e adesinas com movimentação bidirecional.
- Associação estável: Redução da motilidade (inibição do gene de flagelina) e síntese de exopolissacarídeos.
Matriz e Composição
A matriz é composta por diversos polímeros, como celulose, poli-N-acetilglicosamina (PIA), ácido colânico e alginato, dependendo da espécie (ex: S. aureus, E. coli, Pseudomonas).
Mecanismos Específicos
- P. aeruginosa: Flagelos aproximam a bactéria, fímbrias tipo IV medeiam movimento pulsante e homoserina lactonas sinalizam a maturação.
- E. coli: Fímbrias tipo I e proteína Ag43 medeiam a adesão; ácido colânico define a arquitetura.
- V. cholerae: Fímbrias MshA medeiam a ligação.
Nichos Ecológicos
Subpopulações fisiologicamente distintas: células com pilus tipo IV formam os "chapéus", enquanto células não móveis formam a base do biofilme (Davey & O'Toole, 2000).