Biofilmi

Biofilmi on jollain pinnalla elävä limakerroksen ympäröimä organisoitunut keskinäisriippuva mikrobiyhteisö. Yhteisöön kuuluu sekä bakteereita, sieniä että arkkeja eli arkeoneja. Nämä hyödyttävät toisiaan siten, että osalla on taipumus toimia tarttumapintana, ja osa esimerkiksi anaerobisista eliöistä saa mikrofilmissä suojapaikan happea vastaan. Yhteisön keskinäiset hyötysuhteet voivat olla monimutkaisia. Biofilmin ymmärtäminen keskeiseksi elämän ekosysteemiksi on suhteellisen uusi ilmiö.

Muodostuminen
Luonnossa esiintyvässä biofilmissä on yleensä sekä sieniä että bakteereita. Joskus biofilmi voi koostua vain jommasta kummasta. Biofilmi muodostuu, kun tarttumiskykyiset mikrobit erittävät ympärilleen limaa, johon muidenkin mikrobien on helppo tarttua. Biofilmin sisäosissa voi elää sellaisia bakteereita tai arkeoneja, jotka sietävät korkeintaan pieniä määriä happea. Biofilmin pintaosissa elävät mikrobit sen sijaan pitävät hapellisista ympäristöistä. Kun mikrobi kuolee, sen sisältämät ravinteet käytetään biofilmin muiden mikrobien ruoaksi. Biofilmin pintaosista irtoaa aktiiviseen liikkumiseen kykeneviä mikrobeja.

Kehittyessään biofilmi paksuuntuu ja voi muodostua erilaisissa elinolosuhteissa viihtyvistä bakteereista joilla on omat vesikanavat, keskinäinen soluviestintä ja resistenssigeenien evoluutio kehittyy horisontaalisena geenisiirtona quorum sensing -järjestelmän säätelemänä.Biofilmit bakteeri-infektioissa, Salla Talvitie,  2014 

Myös ulkoinen uhka voi saada aikaan biofilmin muodostuksen. Esimerkiksi Vibrio choleraen biofilmin muodostukseen vaikuttaa faagi-infektion lisäksi myös viereisten mikrobisolujen hajoaminen . V. choleraelle on hyödyllistä muodostaa biofilmiä, sillä sisimmällä rakenteessa olevat solut eivät näin pääse kosketuksiin bakteriofaagien kanssa. Faagit voivat aiheuttaa solujen hajoamisen, joten biofilmin muodostuminen on suojamekanismi. Mitä hajonneiden solujen aiheuttaman biofilmin muodostukseen tulee, tutkimuksen mukaan ei ollut väliä ovatko hajoamistuotteet peräisin omista soluista vai muista gram-negatiivisista tai gram-positiivisista bakteereista . Vielä ei ole varmaa, mikä tai mitkä hajonneen solun komponentit tarkalleen ottaen aiheuttavat V. choleraessa biofilmin muodostuksen, mutta yhtenä vaihtoehtona on bakteerien soluseinässä oleva peptidoglykaani . Peptidoglykaani näyttäisi aiheuttavan biofilmin muodostusta myös muissa biofilmiä muodostavissa bakteereissa, esimerkiksi Staphylococcus aureuksessa .

Merkitys
Ihmisille biofilmit ovat enimmäkseen hyödyllisiä, sillä ne hoitavat aineiden luonnollista kiertoa niin kasvien juuristoissa kuin lehtien hajotuksessakin. Ne voivat kuitenkin olla ihmiselle haitallisia esimerkiksi hajottamalla laivojen runkoja ja aiheuttamalla pysyviä infektioita ihmiskehoon.

Ihmisen elimistön normaalit bakteerit voivat esiintyä biofilmimuodossa ongelmia aiheuttamatta. Vain patogeenisten bakteerien muodostamat biofilmit voivat aikaansaada infektioita. Biofilmien hoitaminen antibiooteilla on vaikeaa, ja niiden hoito onkin perusteltava haitallisuuden perusteella. 

Lääketieteen nykykehityksessä on alettu ymmärtää myös biofilmien merkitystä. Esimerkiksi karies ja parodontiitti ovat nykykäsityksen mukaan tyypillisiä hammaslääketieteen aihepiiriin kuuluvia monitekijäisiä biofilmi-infektioita, jotka on hoidettava suun terveyden näkökulmasta esimerkiksi hammasplakin mekaanisella poistolla kuten hampaiden harjauksella tai happohyökkäysten vähentämisellä ruokavalion avulla. Tällä on suuri merkitys erityisesti syöpähoitojen onnistumisen kannalta. Jopa hammasproteesien käyttöä voi tästä näkökulmasta olla syytä rajoittaa minimiin. Toisaalta on kuitenkin syytä ymmärtää, että biofilmi on luonnollinen mikrobiologinen mekanismi, jota ei tule tuhota vain sen olemassaolon tähden.

Lähteet
helsinki.fi, Biofilmit ja sairaudet, Tiia-Maarit Loisa
Viitteet

 Aiheesta muualla 

Luokka:Mikrobiologia
Luokka:Hammaslääketiede