Article

Molecular mechanisms of compounds affecting bacterial biofilm formation and dispersal.

Department of Biomolecular Sciences and Biotechnology, Università degli Studi di Milano, Milan, Italy.
Applied Microbiology and Biotechnology (Impact Factor: 3.81). 02/2010; 86(3):813-23. DOI: 10.1007/s00253-010-2468-8
Source: PubMed

ABSTRACT Bacteria can switch between planktonic forms (single cells) and biofilms, i.e., bacterial communities growing on solid surfaces and embedded in a matrix of extracellular polymeric substance. Biofilm formation by pathogenic bacteria often results in lower susceptibility to antibiotic treatments and in the development of chronic infections; thus, biofilm formation can be considered an important virulence factor. In recent years, much attention has been directed towards understanding the biology of biofilms and towards searching for inhibitors of biofilm development and of biofilm-related cellular processes. In this report, we review selected examples of target-based screening for anti-biofilm agents: We focus on inhibitors of quorum sensing, possibly the most characterized target for molecules with anti-biofilm activity, and on compounds interfering with the metabolism of the signal molecule cyclic di-GMP metabolism and on inhibitors of DNA and nucleotide biosynthesis, which represent a novel and promising class of biofilm inhibitors. Finally, we discuss the activation of biofilm dispersal as a novel mode of action for anti-biofilm compounds.

3 Followers
 · 
156 Views
  • [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Microbial life abounds on surfaces in both natural and industrial environments, one of which is the food industry. A solid substrate, water and some nutrients are sufficient to allow the construction of a microbial fortress, a so-called biofilm. Survival strategies developed by these surface-associated ecosystems are beginning to be deciphered in the context of rudimentary laboratory biofilms. Gelatinous organic matrices consisting of complex mixtures of self-produced biopolymers ensure the cohesion of these biological structures and contribute to their resistance and persistence. Moreover, far from being just simple three-dimensional assemblies of identical cells, biofilms are composed of heterogeneous sub-populations with distinctive behaviours that contribute to their global ecological success. In the clinical field, biofilm-associated infections (BAI) are known to trigger chronic infections that require dedicated therapies. A similar belief emerging in the food industry, where biofilm tolerance to environmental stresses, including cleaning and disinfection/sanitation, can result in the persistence of bacterial pathogens and the recurrent cross-contamination of food products. The present review focuses on the principal mechanisms involved in the formation of biofilms of food-borne pathogens, where biofilm behaviour is driven by its three-dimensional heterogeneity and by species interactions within these biostructures, and we look at some emergent control strategies. Copyright © 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
    Food Microbiology 02/2015; 45PB:167-178. DOI:10.1016/j.fm.2014.04.015 · 3.37 Impact Factor
  • Source
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: 1. Wstęp Problem zakażeń okołowszczepowych, zwanych rów nież zakażeniami związanymi z biomateriałem (BAIs – Biomaterial Associated Infections) nie został do końca poznany. Tytan, współcześnie stosowany w implantowanych wyrobach medycznych, w porówna-niu z innymi materiałami takimi jak lateks, poli(chlorek winylu) (PVC), teflon czy stal nierdzewna, wykazuje najmniejszą podatność na adhezję bakterii [21, 24, 99]. Ponadto unikatowa cecha tego pierwiastka sprawia, że materiały tytanowe mogą uzyskać funkcjonalne połą-czenie z żywą tkanką kostną w procesie zwanym osteo-integracją [16, 32]. Jednym z czynników, które mogą zakłócić ten proces jest kolonizacja powierzchni przez bakterie inicjujące rozwój zakażenia [42, 57]. Powsta-nie stanu zapalnego zapoczątkowuje proces resorpcji tkanki kostnej wokół wszczepu. Tym samym zaburzona zostaje stabilizacja wszczepu prowadząc do jego oblu-zowania na skutek mikro-ruchów. Postępująca rucho-mość implantu upośledza prawidłowe przenoszenie sił mechanicznych, co w konsekwencji prowadzi do jego utraty [11, 12]. Zakażenia okołowszczepowe mogą być przyczyną nieprawidłowego zrostu lub braku zrostu odłamów kostnych, zapalenia skóry lub błon śluzowych, zakażeń systemowych, wydłużenia czasu hospitalizacji i obniżenia jakości życia pacjenta [103]. Dodatkowo, zakażenia te niosą ryzyko groźnych dla życia powikłań na skutek bakteriemii u pacjentów poddanych leczeniu immunosupresyjnemu bądź z wszczepionymi sztucz-nymi zastawkami serca [37, 60]. Zakażenia okołowszczepowe są inicjowane przez drobnoustroje, które przyłączając się do powierzchni implantu żyją w postaci biofilmu [56]. Procedury lecznicze obejmujące chirurgiczne oczyszczenie po-wierzchni implantu oraz antybiotykoterapię (miejs-cową bądź ogólnoustrojową) nie zawsze są skuteczne [107, 110]. Przyczyną tego zjawiska jest fakt, że bakterie żyjące w biofilmie wykazują prawie 1000-krotnie wyż-szą oporność na większość środków bakteriobójczych niż formy planktonowe tych samych szczepów bak terii [29, 80]. Dodatkową przyczyną małej skuteczności antybiotykoterapii jest fakt, że penetracja leku do tka-nek zmienionych zapalnie, niedotlenionych, niekiedy martwiczych, jest znacznie obniżona [27]. Bakterie odpowiedzialne za większość zakażeń okołowszczepo-wych należą do gatunków oportunistycznych, co ma bezpośredni związek z faktem, że tkanki w okolicy oko-łowszczepowej charakteryzują się obniżoną odpornoś-cią na zakażenie. Strefa ta nazywana jest locus minoris Abstract: Bacterial infections accompanying implanted medical devices create serious clinical problems. Using titanium implants may reduce the rate of there infections. Physicochemical properties of titanium allow using it as implantable biomaterial to maintain osseointegration, phenomenon described as " biological and functional connection of the implant with the living bone ". One of the most important factors which can affect osseointegration is bacterial colonization of the implant surface and development of Biomaterial Associated Infection (BAI). Impaired osseointegration can increase the risk of subsequent loosening due to micromotion. BAI's in orthopaedics and maxillofacial surgery are serious complications, which ultimately lead to osteomyelitis with consequent devastating effects on bone and surrounding soft tissues. Implant associated infections are caused by microorganisms which adhere to the implant surface and then live clustered together in a highly hydrated extracellular matrix attached to the surface, known as bacterial biofilm. Simple debridement procedures with retention of prosthesis and chemotherapy with antimicrobial agents are the treatments not always effective against infections already established.
    Postepy Mikrobiologii 01/2014; 53(2):123-134. · 0.27 Impact Factor