1) El documento describe la teoría de la formación de biofilms bacterianos y sus implicaciones en varias infecciones. 2) Explica cómo las bacterias adquieren resistencia al adherirse a superficies y producir una matriz extracelular, lo que dificulta la penetración de antibióticos. 3) Además, discute cómo los biofilms bacterianos contribuyen a infecciones como la prostatitis crónica, la enfermedad pulmonar quística y la periodontitis.

1. Rodney M. Donlan and J. William CostertonClin.
Microbiol. Rev. 2002, 15(2):167.
DOI:10.1128/CMR.15.2.167-193.2002.
Yenny Maylin Aybar
Flores.

2. Teoría de predominancia de los biofilms
(1978)
Ecosistemas
acuáticos
naturales.
Adheridos a superficies nutritivas.

3. Bacterias sésiles.
Tuberías.
Sistemas industriales.
 Muestreadores
de biofilms
Uso de biocidas.
¿Creer? O ¿NO creer?
 Bacterias
Recipientes
Resistencia a antibióticos.
=> Estrategias de supervivencia.
Resistencia a mecanismos de defensa de hospedero.
Protegidos de antibacterianos
Biofilms y Legionella => Estrategias => Nuevos problemas.
Pseudomonas
Bacteriófagos ambientales.

4. Células plantónicas de patóg.
Especializ.
GRUPOS ETARIOS EN PELIGRO.

5.  Fibrillas
muy delgadas de polímeros
extracelulares que anclaban bacterias a la
superficie (Marshall, 1976)
 Matriz de glicocálix => permitía la adhesión.
 Células y microcolonias, que se encontraban
embebidas en una matriz de exopolímeros
predominantemente aniónicos, altamente
hidratada.
 Estudio de características de heterogeneidad
y composición.

6. Adhesión=>
Desencadena la
expresión génica
De componentes
Bacterianos
especiales.
Transcripción de genes
en la adhesión =>
Formación de biofilms

7. Unión
irreversible
 Pseudomonas
aeruginosa:
Gen algC => Fosfomanomutasa => sínt. de alginato.
También: algD, algU, rpoS => Polifosfokinasa: Metabolismo
Polifosfato.

8.  Comunidad
sésil derivada de microorganismos,
caracterizada por células que se encuentran
irreversiblemente adheridas a un sustrato o
interfase o unas con otras, embebidas en una
matriz extracelular de sustancia poliméricas que
ellos mismos han producido, y que exhiben un
fenotipo alterado respecto a la tasa de
crecimiento y expresión de genes.
 Verdaderos biofilms: Características inherentes de
resistencia. Deben asumir el fenotipo del biofilm.

9. 
Una vez que el biofilm se ha formado y la matriz
de exopolisacáridos ha sido secretada por las
células sésiles, la estructura resultante es
altamente viscoelástica y se comporta de
manera elástica.

Ambientes que les confieren menor % de
ruptura.
High shear: Propiedad de un terreno que le
permite resistir el desplazamiento entre las
partículas del mismo al ser sometido a una
fuerza externa => Alta resistencia a la tracción


13.  (i)
Penetración retardada del agente
antimicrobiano en la matriz del biofilm.
 (ii) tasa de crecimiento alterada de los
microorganismos
 (iii) Otros cambios fisiológicos debido al tipo
de crecimiento en el biofilm.

14.  Barrera
difusional presente en la matriz.
 Ejemplo: Pseudomonas aeruginosa
Normal: 40 seg (desinfección)
Biofilms: 21 minutos.
Bacterias dispersas: 15 veces más suceptibles a
antimicrobianos.
*Clave: organización celular.

15.  Hatch
and Schiller 2% suspensión de alginato
aislado de P. aeruginosa inhibieron la
difusión de gentamicina and tobramycina, y
este efecto a su vez fue revertido usando
alginato liasa.
 Teicoplamina
y Vancomicina => K.O
 Rifampicina y clindamycina
min. Afect.
 No
para todos los antibióticos es igual.

16. Mixed-species heterotrophic
biofilm grown on stainless
steel in a potable-water
biofilm reactor containing
Pseudomonas aeruginosa,
Klebsiella pneumoniae, and
Flavobacterium spp. This
image of a biofilm was
obtained, after staining with
4,6-diamidino-2-phenylindole,
with a
Zeiss Axioskop 2
epifluorescence microscope
and the Zeiss deconvolution
system.

17.  Crecimiento
más lento.
 La toma de antimicrobiano es más lenta.
 Mét. De cultivo celular: E. coli
Tasa de
crecimiento < Resistencia (Cetrimida)
 S. epidiermidis:
tasa de crecimiento cel. = Ciprofloxacina
 P. aureginosa:
Biofilms de más tiempo = Mayor resistencia.

19.  Productos
que mitigan el estrés (factores
sigma):
Sintetizados por rpoS.
Represión o inducción de genes => Varias rptas.
Colonias: De mayor densidad y un alto # de
organismos viables. (rpoS+)
Limitación de nutrientes.
Favorecen la
Formación de toxinas
formación de
Biofilms.

20.  Postulados
1)
2)
3)
4)
de Koch:
Microorganismos debe encontrarse
regularmente en lesiones de la
enfermedad.
El agente debe ser aislado del cuerpo en un
cultivo puro a partir de las lesiones de la
enfermedad.
El agente debe provocar la enfermedad en
un animal susceptible al ser inoculado.
El agente debe ser aislado de nuevo de las
lesiones producidas en los animales de
experimentación.

21.  ESCAPAN
 Prostatis
DE LOS POSTULADOS ANTERIORES.
crónica => (CNS) presentes en
biopsias PERO… no se podía concluir que
eran el agente etiológico.
 Mera asociación.

22.  Endocarditis
de válvula Nativa:
Endotelio vascular dañado
Barreras mecánicas
Acceso:
Orofaringe.
Tracto gastrointestinal.
Tracto urogenitario.
NBTE: Plaquetas + Fibrina + Algunos eritrocitos

23.  Streptococci
(viridans streptococci,
enterococci, pneumococci, and
 Streptococcus bovis), 25% by Staphylococci
(19% coagulase positive and 6% CoNS), and
the balance by gram-negativebacteria and
 Fungi (Candida and Aspergillus spp.).
Fibronectina => responsable del daño vascular.
Se une a: Cél humanas, fibrinas de colágeno y bacterias.
PAPEL DE LOS RECEPTORES.
+ binding = + virulencia.
Fibrina impidió la motilidad de los leucocitos. – Mayor activ. en la
superficie

24. Las bacterias penetran el tejido.
Embolos => Embolia (Predominantemente fungi)
Fluconazole es el más efectivo (Candida)
Trato. Prolongado de Rifampicina y Vancomicina.

25. Consecuencia:
Disfunción de la
trompa de Eustaquio
 Común de la niñez.
 Aguda – Crónica.
 Inflamación del revestimiento
mucoperióstico.
Fluído viscoso.

26.  Streptococcus
pneumoniae, Haemophilus
influenzae, Moraxella catarrhalis, group A
beta-hemolytic streptococci, enteric
bacteria, Staphylococcus aureus,
Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas
aeruginosa.
 Solución: Implantación de tubos de
timpanostomía para aliviar la fuerte presión
y pérdida de audición.

27. Poca penetración de antibióticos en el oído medio… concentraciones
Superficies perfectas
Para contaminación.
Experimentos:
Silicona Armstrong.
Recubierto de óxido de
plata
Tubos de fluoroplástico.
Silicona ionizada.
Tubos tratados son mejores.
Adherencia y colonización
~ Óxido de plata.
* Estudios clínicos
prospectivos.

28.  Infectada
por las bacterias que han
ascendido desde la uretra o por el reflujo de
orina infectada en los conductos prostáticos
desembocan en la uretra posterior.

Rpta. Inmune
 Ducto
y acinos. => Biofilms.
 Etapa
aguda => Fácil remoción.

29.  E.
coli (most common isolate), Klebsiella,
enterobacteria, Proteus, Serratia,
 Pseudomonas aeruginosa, CoNS,
coryneforms, and Enterococcus faecalis.
 In
another study, Nickel and Costerton
isolated E. coli, P. aeruginosa, Bacteroides
spp., Gardnerella spp., Corynebacterium
spp., and CoNS.

30.  Las
muestras también se sometieron a se
sembraron en agar MacConkey. Demostraron
que las bacterias estaban presentes en
microcolonias glicocalix-revestidas y
parecían estar firmemente adheridas a las
capas mucosas ductal y acinos.
P. Aureginosa
<adherencia

31.  Una
vez que las bacterias infectan la
próstata, producen una glicocalix y se
vuelven inactivas. Con este cambio en el
metabolismo, las células pueden llegar a ser
más resistentes a agentes antimicrobianos.
 Tratamiento:
Suministrar mayores
concentraciones de antibióticos
directamente a la biopelícula dentro de los
conductos prostáticos.

33. Deficiencia neta de H2O
Dificulta el flujo
ascendente de la
capa de moco.
Secreción
&
Abs. electrolitos
Deshidratación y
espesamiento
de las secreciones que
cubren el epitelio
respiratorio
Crecimiento
bacteriano.

34. 70% de los pacientes con FQ son defectuosos en
el gen regulador de la proteína reguladora de
conductancia transmembrana (CFTR).
 Deriva en secreciones alteradas de los epitelios.
 Staphylococcus aureus: 1era colonia en aislarse.
 S. aureus e infecciones por H. influenzae
predisponen a la colonización por P. aeruginosa.
 Burkholderia cepacia también se ha demostrado
para infectar los pulmones de pacientes con FQ
con consecuencias letales. (Rara)
 Mecanismo de colonización: Desconocido.


35. Receptores potenciados de pseudomonas en el
epitelio respiratorio.
 Incapacidad de despeje a nivel mucociliar.

No mucosos (1er etapa)
 Persistencia en pulmones => Fenotipos Mucosos.
(Meses – años)


Selección de cepas y mutaciones.
Exopolisacáridos mucosos producidos
transitoriamente => Adherencia de P. aureginosa
 ¿Qué era? => Alginato


36.  Respuesta
 PMNs

inflamatoria mediada por PMNs.
activados y producción de H2O2
Rol en la generación de microorg. Mucosos
Tratamiento:
Ciprofloxacina and colistina inhalada, posponían infección crónica.
Vacuna => Efectiva para prevenir la colonización.

37. Se propuso otro mecanismo de persistencia y supervivencia por
Cochrane et al. Utilizando ratas que habían sido artificialmente
infectadas con perlas de agar que contenían P. aeruginosa, se
encontró que las bacterias dentro de estas perlas producían
elevados niveles de proteínas de membrana reguladas por hierro de
alto peso molecular que pueden funcionar como receptores para los
complejos de hierro-sideróforos.

Estas moléculas ayudan en el barrido de los bajos niveles de
hierro de la corriente sanguínea. Un mecanismo de defensa del
huésped contra organismos patógenos es restringir hierro disponible
para limitar este nutriente indispensable . Mediante la producción
de barrido de compuestos de hierro, los organismos son más capaces
de sobrevivir en el hospedero.

Mayor edad => Menos suceptibilidad.

39. Inflamaciones leves &
Reversibles –
Destrucción crónica
Enzimas proteolíticas
causan lesiones.
*Colagenasa
*Hialuronidasa
Gram - :
Endotoxinas =>
Inflamación

41.  El
canal entre la raíz del diente y la gingiva
(encías), llamado la grieta subgingival, es el
sitio primario de la infección periodontal y se
profundizará en una bolsa periodontal con el la
progresión de la enfermedad
 Microorganismos
encontrados:
Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus
micros, Eubacterium timidum, Eubacterium
brachy, Lactobacillus spp., Actinomyces
naeslundii, Pseudomonas anaerobius,
Eubacterium sp. strain D8, Bacteroides
intermedius, Fusobacterium sp., Selenomonas
sputigena, Eubacterium sp. strain D6,
Bacteroides pneumosintes, and Haemophilus
aphrophilus. (Todos relacionados con gingivitis)

42. Infección polimicrobiana.
 Espiroquetas
y cocos son abundantes.
 Microflora
predominante en áreas
subginigivales lesionadas:
Fusobacterium nucleatum, Wolinella recta,
Bacteroides intermedius, Bacteroides
forsythus, and Bacteroides gingivalis
(Porphyromonas gingivalis).

43.  Contiene:
albúmina, lisozima, glicoproteínas,
fosfoproteínas, lípidos, y fluído gingival.
 Horas
después los colonizadores entran en acción
con la producción de glucanos extracelulares de
unión:
 Streptococci,
Actinomycetes, and smaller
numbers of Haemophilus.
 Días después: Predominancia de Actinomycetes.
 Desarrollo de la matriz de polisacáridos
característica.

44.  Reconocimiento
celular mediante adhesinas.
 Reconocmiento de receptores de
glicoproteínas, proteínas o polisacáridos.
 Placa
bacteriana => Comunidad de
biopelícula climax. (Tarda de 2-3 semanas)
 Cálculos: Placa mineralizada con iones de
fosfato y calcio.
 Prolifera en cualquier lugar.
 Es cada vez más difícil que la saliva actue.

45.  Limpieza
dental profesional + agentes
antimicrobianos.
 Limpieza dental propia denodada.
Nutrientes bacterianos:
 Fluído gingival (principal nutriente):
 Contiene proteínas, glicrop y otros nutrientes
 Dieta del hospedero
 Saliva
A pesar del flujo de aire en la cavidad oral, todo es mayormente
anaeróbico.

46.  Cultivos
mixtos pueden proteger a los
anaerobios obligados de los efectos tóxicos
del oxígeno.

48.  Han
sido estudiados durante los últimos 20
años.
 Herramientas simples => Técnicas de cultivos
viables y microscopía electrónica.
(Caracterización y visualización)
 Materiales susceptibles a contaminación.

49.  Válvulas
mecánicas y bioprótesis, ambas con
tasas similares de contaminación.
 Implantación => Daño tisular: acumulación
de plaquetas y fibrinas => Gran
susceptibilidad.
 Colonización inicia en la sutura.
 Eventualmente avanzarán y separarán la
válvula del tejido => Drenarán fluídos.
CNS => Primeros colonizadores (Contaminación durante la cirugía)

50.  Cultivo
sanguíneo. (Común)
También se usa para biofilms:
 Ecocardiografía Transesofágica.
 Nuevas
ténicas ¿?

51.  Streptococci,
CoNS, enterococci, S. aureus,
gram-negative coccobacilli, or fungi.
 Viridans group streptococci (fase tardía – 12
meses)

52.  Tasa
de colonización in vivo,
 Tasa de desprendimiento
 Fisiología de los organismos en biofilms
organisms dentro del ambiente nutritivo del
corazón.

53.  Son
los más susceptibles a contaminación (3-
5%)
 Administración: fluídos, nutrientes, sangre,
etc.
 Biofilms en el lumen o en el exterior
(asociados universalmente).
 Colonizadores: Cél piel del paciente o de los
profesionales. Superficie cubierta de:
plaquetas, fibrinógeno, fibronectina y
laminina.

55.  S.
aureus=> fibrinógeno, fibronectina y
laminina.
 S. epidermidis => fibronectina
 Producción de adhesinas ~
 Producción de biofilms => 3 días.
 CoNS, S. aureus, P. aeruginosa, Klebsiella
pneumoniae, Enterococcus faecalis, and
Candida albicans.

56. Catéter Foley:
Globo
*Recolectar orina durante la cirugía * Prevenir la retención urinaria
* Control de la incontinencia urinaria.
Sistemas abiertos o cerrados.

57.  10
– 50% pacientes: Infección
 Más tiempo (>28 días) = Desarrollo inminente.
 +10% de susceptibilidad/ día

58.  (i)
organisms are introduced into the urethra
or bladder as the catheter is inserted,
 (ii) organisms gain entry through the sheath
of exudate that surrounds the catheter, or
 (iii) organisms travel intraluminally from the
inside of the tubing or collection bag.

61.  Almacenamiento
y limpieza.
 Compuestos
de
amonio
cuaternario,
clorhexidina
gluconato-,
y
peróxido
dehidrógeno y encontraron que el peróxido
de hidrógeno al 3% fue más eficaz en la
inactivación de microorganismos que forman
biopelículas bacterianas que contaban con
“24 h de edad”.
 Silicato de sodio contra la adherencia.

62. Tratables:
 Serratia marcescens, P. aeruginosa, S.
epidermidis, Streptococcus pyogenes.
Resitentes (incluído el mejor):
Candida albicans

63.  Pacientes
con queratitis microbiana –
indicaciones.
 Serratia marcescens puede crecer en
soluciones desinfectantes de clorhexidina
 Se necesita más investigación.

64.  Tratmto:
Lavado.
Filtración.
Suministro de agua esteril.
 Estudios hablan de su
poca efectividad.
 Iodopovidona*

65. Demostraron que las muestras de tubos con
tratamiento con Iodopovidona, pero los niveles
volvieron a ser lo mismos del tratamiento previo
22 días después.
 Fiehn y Henriksen mostraron que el tratamiento
con 0,5 - 1 ppm de cloro libre por 10 min cada
día redujo los recuentos bacterianos normales en
alrededor de 2 registros por debajo de los
niveles de pre tratamiento. Cuando se suspendió
la cloración, los recuentos continuaron
aumentando.
 Sin embargo, Murdoch- Kinch et al. (143)
encontraron que la cloración (1:10 lejía) no
servía para la remoción de biofilms.


66.  El
problema puede estar en el hecho de que
las líneas de agua de la unidad dental son
muy pequeñas en diámetro, presentar una
superficie muy alta y velocidades de flujo
relativamente bajas, por lo que son ideales
para la colonización con bacterias acuáticas.

67.  Efectos
en el paciente & compatibilidad con
el dispositivo.
 Zips et al. demostraron que el tratamiento
con ultrasonidos elimina hasta a 95% de
Pseudomonas diminuta unida a ultrafiltración
membranas.
 Huang et al. demostraron la eficacia de la
ecografía frente a biofilms de P. aeruginosa
en acero y también demostró que este
tratamiento mejora la eficacia de
gentamicina.

68.  Blenkinsopp
et al. (17) encontraron que los
 campos de baja resistencia eléctrica (más o
menos 12 V cm -1) combinados con una baja
densidad de corriente (más o menos 2.1 mA
cm-2)mejoraron la eficacia de varios biocidas
comerciales a niveles por debajo del umbral
para la eficacia contra las células
planctónicas
 Erradicar
o penetrar.

69. Los biofilms son una estrategia exitosa para
colonizar
y
diseminarse
desde
épocas
ancestrales.
 La importancia médica de los estudios científicos
y de ingeniería tomará mayor auge en esta
problemática.
 Todas las infecciones crónicas descritas en
comparten las características fundamentales de
todos los biofilms bacterianos.
 El fenotipo diferente las hace resistentes a
agentes antibacterianos, y su matriz las hace
resistentes
a
las
moléculas
y
células
antibacterianos comandados por el hospedero.


70.  Aunque
muchas infecciones biofilm en su
desarrollo inicial pueden producir pocos
síntomas, pero a la larga pueden ser muy
perjudicial porque promueven secuelas en el
complejo inmune y actuan como reservorios.
 Debemos de empezar a usar el fenotipo del
biofilm cada patógeno crónico en el
desarrollo de nuevas vacunas y antibióticos
dirigidos a objetivos específicos de biofilm y
en los estudios de las causas y los medios de
control de este grupo creciente de
enfermedades.