Επιστήμονες ανακάλυψαν φυσική ουσία που εμποδίζει τον σχηματισμό βιοφίλμ.
Σε ιατρικά περιβάλλοντα, τα βιοφίλμ καθιστούν δυσκολότερη τη θεραπεία των λοιμώξεων όταν σχηματίζουν προστατευτικές ασπίδες για τα βακτήρια σε συσκευές όπως καθετήρες και εμφυτεύματα. Το ίδιο συμβαίνει και σε μονάδες επεξεργασίας τροφίμων που είναι εξαιρετικά ευάλωτες σε επικίνδυνη μόλυνση από τροφιμογενή παθογόνα που συσσωρεύονται ως βιοφίλμ και οδηγούν σε αλλοίωση καθώς και σε οικονομικές απώλειες. Περίπου το 60% των εστιών των τροφιμογενών ασθενειών προκαλούνται από βιοφίλμ, σύμφωνα με έρευνα για την ασφάλεια των τροφίμων. Σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, τα βιοφίλμ αποτελούν μια μοναδική πρόκληση, καθώς φράζουν σωλήνες, μολύνουν τον εξοπλισμό επεξεργασίας τροφίμων και προκαλούν διάβρωση.
Οι επιστήμονες του UC Riverside ανακάλυψαν τώρα μια χημική ουσία που παράγουν τα φυτά όταν είναι πιεσμένα και εμποδίζει το σχηματισμό βιοφίλμ. Η σημαντική ανακάλυψη προσφέρει πιθανές προόδους στην υγειονομική περίθαλψη καθώς και την πρόληψη της διάβρωσης του εξοπλισμού σε βιομηχανικά περιβάλλοντα.
«Με απλά λόγια, τα βιοφίλμ είναι κοινότητες μικροοργανισμών, όπως βακτήρια ή μύκητες, που κολλάνε μεταξύ τους και σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα στις επιφάνειες», δήλωσε ο Katayoon Dehesh, διακεκριμένος καθηγητής μοριακής βιοχημείας στο UCR και αντίστοιχος συγγραφέας μιας μελέτης για την ανακάλυψη.
«Πιθανότατα τα έχετε δει ως το γλοιώδες στρώμα στα βράχια του ποταμού ή την πλάκα στα δόντια σας. Αν και αποτελούν φυσικό μέρος πολλών οικοσυστημάτων, τα βιοφίλμ μπορεί να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα».
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications , υπογραμμίζει τη σημασία ενός συγκεκριμένου μεταβολίτη, ο οποίος είναι ένα μόριο που παράγεται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων που συντηρούν τη ζωή μέσα στα φυτά, καθώς και από βακτήρια και ακόμη και ορισμένα παράσιτα, όπως αυτό που προκαλεί ελονοσία.
Στα φυτά, αυτός ο μεταβολίτης, ο MEcPP, παίζει κρίσιμο ρόλο όχι μόνο στην παραγωγή βασικών ενώσεων αλλά και στη σηματοδότηση του στρες. Για παράδειγμα, όταν ένα φυτό καταστραφεί με κάποιο τρόπο και εισέλθει πολύ οξυγόνο στα κύτταρά του, συσσωρεύει MEcPP. Αυτό το μόριο πυροδοτεί στη συνέχεια προστατευτικές αποκρίσεις μέσα στο φυτό. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτό το ίδιο μόριο έχει μια εκπληκτική επίδραση σε βακτήρια όπως το E. coli: διακόπτει την ανάπτυξη του βιοφίλμ παρεμβαίνοντας στην ικανότητά του να προσκολλάται στις επιφάνειες.
«Αποτρέποντας τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης βιοφίλμ, αυτό το μόριο προσφέρει πραγματικές δυνατότητες βελτίωσης των αποτελεσμάτων σε οποιεσδήποτε βιομηχανίες εξαρτώνται από καθαρές επιφάνειες», είπε ο Dehesh.
Τα βακτήρια βασίζονται σε δομές που μοιάζουν με τρίχες που ονομάζονται κροσσοί για να αγκυρωθούν στις επιφάνειες, ένα κρίσιμο βήμα στην έναρξη του βιοφίλμ. Οι κροσσοί βοηθούν τα βακτήρια να κολλήσουν σε ιατρικά εμφυτεύματα, σωλήνες ή ακόμα και δόντια, όπου εκκρίνουν μια προστατευτική μήτρα που τα προστατεύει από τα αντιβιοτικά και τους καθαριστικούς παράγοντες. Χωρίς κροσσούς, δεν μπορεί να ξεκινήσει ο σχηματισμός βιοφίλμ.
«Τα βιοφίλμ είναι σαν φρούρια για τα βακτήρια», είπε ο Jingzhe Guo, επιστήμονας του προγράμματος UCR και πρώτος συγγραφέας της εργασίας. «Διαταράσσοντας την αρχική φάση προσκόλλησης, το MEcPP ουσιαστικά αφοπλίζει την ικανότητα των βακτηρίων να χτόζουν αυτά τα φρούρια».
Μέσω γενετικών εξετάσεων περισσότερων από 9.000 βακτηριακών μεταλλαγμένων, η ερευνητική ομάδα εντόπισε ένα βασικό γονίδιο που ονομάζεται fimE , το οποίο λειτουργεί ως «διακόπτης απενεργοποίησης» για την παραγωγή κροσσών. Το MEcPP ενισχύει τη δραστηριότητα αυτού του γονιδίου και αυξάνει την έκφραση του fimE . Αυτό, με τη σειρά του, εμποδίζει τα βακτήρια να παράγουν κροσσούς και να σχηματίσουν βιοφίλμ.
«Η ανακάλυψή μας θα μπορούσε να εμπνεύσει στρατηγικές πρόληψης βιοφίλμ σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών», είπε ο Guo. «Από συστήματα καθαρότερου νερού μέχρι καλύτερα προϊόντα οδοντιατρικής φροντίδας, οι δυνατότητες είναι τεράστιες».
Τα βιοφίλμ δεν αποτελούν μόνο ιατρική ανησυχία αλλά και δαπανηρό πρόβλημα σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Συμβάλλουν σε φραγμένους αγωγούς, διαβρωμένα μηχανήματα και μόλυνση στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας τροφίμων. Οι παραδοσιακές μέθοδοι διαχείρισης βιοφίλμ συχνά βασίζονται σε σκληρές χημικές ουσίες ή δαπανηρές θεραπείες, οι οποίες μπορεί να είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον ή αναποτελεσματικές με την πάροδο του χρόνου καθώς τα βακτήρια προσαρμόζονται.
“Αυτή η μελέτη είναι μια απόδειξη για τις απροσδόκητες συνδέσεις μεταξύ της φυτικής βιολογίας και της μικροβιολογίας”, είπε ο Guo. «Είναι συναρπαστικό να πιστεύεις ότι ένα μόριο που χρησιμοποιούν τα φυτά για να σηματοδοτήσουν το άγχος μπορεί μια μέρα να βοηθήσει τους ανθρώπους να καταπολεμήσουν τις βακτηριακές απειλές».
Για να διαβάσετε ολόκληρη τη μελέτη πατήστε ΕΔΩ.
Ακολουθήστε το Cibum 
