biofilme aula

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Biofilme - Uma Cidade de Microrganismos
Costerton et al. (1978)
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Ambientes aquáticos
Corpo humano
Ambientes terrestres
≈ 90% das bactérias, na natureza, 
encontram-se em BIOFILMES
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Conceito de Biofilme
Comunidades microbianas complexas, e dinâmicas, envoltas por uma matriz, geralmente polissacarídica, que se formam seqüencialmente e sofrem alterações ao longo do tempo
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Porque formar biofilmes?
Melhores condições de sobrevivência nos ambientes naturais 
Proteção contra
Radiações UV
Fagocitose
Desidratação
Predadores
Antimicrobianos
Aproveitamento de nutrientes
Sintrofia
Troca de material genético
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Etapas no desenvolvimento de um biofilme
1) Iniciação: Associação transiente  Associação estável
2) Maturação: Formação e estruturação de microcolônias
		Síntese de Exopolissacarídeos
		Interações metabólicas e genéticas
3) Dispersão: Liberação de células
Mecanismos de comunicação intercelular
Expressão diferencial de genes
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Etapas de formação de um biofilme
Watnick, P. & Kolter, R. (2000) Biofilm, city of microbes. J. Bacteriol., 182:2675-2679
Biofilme artificial de V. cholerae
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A - Iniciação de um biofilme
- Redução da motilidade (inibição do gene de flagelina)
- Síntese de exopolissacarídeos
Associação transiente do organismo com superfícies ou outros organismos
	- Flagelos, Pilus tipo IV, adesinas
	- Movimentação bidirecional
Associação estável
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Jenkinson, H.F. & Lappin-Scott, H.M. (2001) Biofilms adhere to stay. Trends Microbiol., 9:9-10.
B - Maturação do biofilme
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Aumento da síntese de exopolissacarídeo 
(além de proteínas e outras moléculas)
				 Matriz
Celulose (Gluconoacetobacter, E. coli)
Poli-N-Acetilglicosamina (S. aureus e S. epidermidis)
Adesina intercelular polissacarídica (PIA) (S. aureus e S. epidermidis)
PIA-like (Yersinia, E. coli)
Ácido colânico (E. coli)
Alginato, PEL, PSL (Pseudomonas)
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Webb, J.S.; Givskov, M.; Kjelleberg, S. (2003) Bacterial biofilms: prokaryotic adventures in multicellularity. Curr. Op. Microbiol., 6:578–585.
Definição dos nichos ecológicos: Subpopulações fisiologicamente distintas em biofilmes de Pseudomonas aeruginosa
Células expressando pilus tipo IV formam os chapéus, enquanto células não móveis formam a base do biofilme.
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Davey, M.E. & O’Toole, G.A. (2000) Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 64:847-867.
Interações metabólicas nos biofilmes
Associação de atividades metabólicas
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Microcolônia de Lodo (Esgoto)
Interações metabólicas de Archaea metanogênicas (verde) com bactérias oxidantes de propionato (vermelho), aceleram a degradação do lodo.
Davey, M.E. & O’Toole, G.A. (2000) Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 64:847-867.
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Webb, J.S.; Givskov, M.; Kjelleberg, S. (2003) Bacterial biofilms: prokaryotic adventures in multicellularity. Curr. Op. Microbiol., 6:578–585.
Comunicação intercelular
Importância do Quorum sensing na resistência de biofilmes de P. aeruginosa aos antimicrobianos.
Em verde: células vivas
Em vermelho: células mortas
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C - Dispersão dos biofilmes
1 - Expansiva: liberação de células do interior das microcolônias
Morte celular - limitação nutricional, espécies reativas de oxigênio, apoptose, lise por fagos
Degradação da matriz por liases
Restauração da motilidade
2 - Fragmentação: forças mecânicas
3 - Superficial: migração do biofilme
S. aureus
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Exemplos de biofilmes de interesse humano
Doenças associadas a biofilmes: 65 a 80% das infecções tratadas, em países desenvolvidos.
	- Processos crônicos
	- Infecções de dispositivos implantáveis
“Epidemias virtuais crônicas”
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Placa dental
Overman, P.R. (2000) Biofilm: a new view of plaque. J. Contemp. Dent. Pract., 1:1-8.
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Rickard, A.H.; Gilbert, P., High, N.J., Kolenbrander, P.E.; Handley, P.S. (2003) Bacterial coaggregation: an integral process in the development of multi-species biofilms. Trends Microbiol., 11:94-100.
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Infecções de dispositivos implantáveis
S. aureus, S. epidermidis
P. aeruginosa
Catéteres, Marca-passos, Válvulas cardíacas, 
Próteses
Endocardites: espécies de Streptococcus
Pneumonias em pacientes com fibrose cística: P. aeruginosa
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Hall-Stoodley, L.; Costerton, J.W.; Stoodley, P. (2004) Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Rev., 2:95-108.
Biofilmes de S. aureus
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Kelley, S.T.; Theisen, U.; Angenent,L.; Amand,A.S.; Pace, N.R. (2004) Molecular analysis of shower curtain biofilm microbes. Appl. Environ. Microbiol., 70:4187–4192.
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“Os microbiologistas levaram cerca de 100 anos para serem capazes de estudar as bactérias em culturas puras.
Provavelmente, agora serão necessários mais 100 anos, para que sejam capazes de estudar as bactérias como estas vivem na natureza, ou seja: em biofilmes!!!”