Биопленки: локализация, структура, роль в патологии человека

Приложение 1

Рис. 1 Основные типы строения бактериальной биопленки:

A, B, C-схематические изображения различных микроорганизмов.
1. Слой клеток одного вида, погруженный в матрикс из внеклеточного полимерного материала (ВПМ)
2. Неструктурированная биопленка, составленная из двух или нескольких микроорганизмов, объединенных общим матриксом
3. Мат – слоистая структура, содержащая много видов организмов, с четко выраженной стратификацией, то есть разделением на морфофункциональные горизонтальные слои (например, верхний слой фототрофных организмов, средний – гетеротрофов-гидролитиков, а нижний – анаэробных автотрофных или гетеротрофных организмов
4. Биопленки с развитой поверхностью в виде лент (полос) слизистой материала
5. Зубной налет состоит из многих видов бактерий, имеет определенную трехмерную структуру, и ограничен в пространстве
6. «Грибовидное» тело, с более узким основанием, расширяющееся кверху, состоит из многих микроорганизмов, структура включает в себя каналы (К), полости (П), и поры (последнее не показано). Такие биопленки могут состоять из клеток нескольких видов или одного организма (P.aeroginosa).

Приложение 2

Рис. 2 Этапы формирования и распада биопленок на поверхности раздела твердой и жидкой фаз:

1.      формирование слоя молекул органических веществ на поверхности раздела фаз (изображено черными точками)

2.      обратимая адгезия микроорганизмов - первичных колонизаторов (ПК)

3.      переход обратимой адгезии в необратимую, распространение клеток первичных колонизаторов на поверхности, их размножение с формированием микроколоний и образование внеклеточного полимерного материала, матрикса (ВПМ)

4.      формирование трехмерной структуры за счет размножения клеток микроорганизма – первичного колонизатора

5.      прикрепление на первичную биопленку других микроорганизмов – вторичных колонизаторов (ВК); усложнение трехмерной структуры

6.      образование зрелой биопленки с выраженной макроструктурой ( в данном случае – типа гриба) и микроструктурой (наличие каналов, пор, полостей) и физиологической гетерогенностью микроорганизмов. К – каналы, П – полости

7.      высвобождение части клеток из биопленки и переход в свободноплавающее состояние

Приложение 3

Рис. 3 Схема микрозональности в микробной биопленке, состоящей из четырех условных микроорганизмов – горизонтальный срез

1.      поступление органических субстратов и/или СО2 и выход продуктов

2.      поступление кислорода и/или световой энергии

3.      трофические и сигнальные взаимодействия первичных потребителей/продуцентов с образованием субстратов для анаэробных процессов (с возможным формированием синтрофных ассоциаций (4)

5. анаэробные процессы с формированием (5а) или без формирования (5б) синтрофных ассоциаций

Приложение 4

Рис.4 Разнообразие инфекционно-воспалительных процессов, связанных с формированием биопленок:

1) Компьютерная томограмма при хроническом синусите.

2) Шунтовая инфекция центральной нервной системы (Гр "+" кокки - черная стрелка).

3) Кератит, ассоциированный с контактными линзами.

4) Хронический средний отит.

5) Инфекция кохлеарных имплантантов.

6) Ожоговые инфекции.

7) Инфекция сосудистого катетера.

8) Эндокардит протезированного клапана.

9) Инфекция кардиостимулятора.

10) Эндокардит, связанный с электродами (вегетации обведены красным).

11) Инфицированный билиарный стент.

12) Инфекция катетера перитонеального диализа.

13) Инфекция протезированного сустава.

14) Инфекция мочевого катетера.

15) Инфекция внутрисосудистого стента (стент в верхней полой вене указан белой стрелкой).

33