Curso Online de BIOFILMES

Biofilme - Uma Cidade de Microrganismos

Costerton et al. (1978)

BIOFILMES

Os biofilmes, complexos ecossistemas microbianos, podem ser formados por populações desenvolvidas a partir de uma única, ou de múltiplas espécies, podendo ser encontrados em uma variedade de superfícies bióticas e/ou abióticas. Desta maneira, muitos autores definem biofilmes como associações de microrganismos e de seus produtos extracelulares, que se encontram aderidos a superfícies bióticas ou abióticas.

Ambientes aquáticos

Corpo humano

Ambientes terrestres

≈ 90% das bactérias, na natureza,
encontram-se em BIOFILMES

Dinâmica de Formação dos biofilmes

Geralmente, a dinâmica de formação de um biofilme ocorre em etapas distintas. Inicialmente temos organismos denominados colonizadores primários, que se aderem a uma superfície, geralmente contendo proteínas ou outros compostos orgânicos. As células aderidas passam a se desenvolver, originando microcolônias que sintetizam uma matriz exopolissacarídica (EPS), que passam a atuar como substrato para a aderência de microrganismos denominados colonizadores secundários. Estes colonizadores secundários podem se aderir diretamente aos primários, ou promoverem a formação de coagregados com outros microrganisos e então se aderirem aos primários

Desenvolvimento de um biofilme. (a) Colonização primária de um substrato; (b) crescimento, divisão celular e produção do exopolissacarídeo (EPS), com o desenvolvimento de microcolônias; (c) coadesão de células individuais, de células coagregadas e grupos de células idênticas, originando um biofilme jovem, de múltiplas espécies; (d) maturação e formação de mosaicos clonais no biofilme maduro. (Adaptado de Rickard et al., Trends Microbiol., 11:94-100, 2003)

o biofilme corresponde a uma "entidade" dinâmica pois, de acordo com os microrganismos que o compõem, teremos consições físicas, químicas e biológicas distintas. Estas alterações fazem com que cada biofilme seja único, de acordo com os microrganismos presentes. Neste sentido, ao longo do tempo a composição microbiana dos biofilmes geralmente sofre alterações significativas.

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

Comportamento coletivo

Há várias décadas, foi proposto que as bactérias poderiam corresponder a organismos interativos, capazes de atuar coletivamente, facilitando sua adaptação às alterações ambientais. Para que um biofilme de uma ou várias espécies seja formado, é necessário o estabelecimento de um comportamento multicelular, que se reflete em atividades coordenadas de interação e comunicação dos vários organismos. Assim, os biofilmes não são simples camadas viscosas contendo organismos. Estes representam sistemas biológicos altamente organizados, onde as bactérias estabelecem comunidades funcionais estruturadas e coordenadas. Um dos mecanismos de comunicação interbacteriana que vem se mostrando extremamente importante na formação e desenvolvimento de biofilmes corresponde ao quorum sensing

Comunidades associadas às superfícies

Os procariotos podem habitar qualquer ambiente adequado às formas de vida superiores, assim como vários ambientes inóspitos à maioria das formas de vida. Tal fato é decorrente de sua inigualável diversidade metabólica e plasticidade fenotípica.
Um dos importantes aspectos associados a esta ubiqüidade está relacionado à capacidade destes organismos migrarem para diferentes nichos, onde podem se propagar. O mecanismo mais comum que permite a migração dos procariotos corresponde à motilidade, seja de origem flagelar, deslizante, ou de outro tipo

Comunidades associadas às superfícies

No entanto, são conhecidos mecanismos que também permitem a migração bacteriana. Por exemplo, algumas espécies podem sintetizar celulose, originando uma película que mantém as células próximas à interface ár-água, ou na superfície de plantas. Bactérias fotossintetizantes podem se posicionar nas colunas de água, em resposta à intensidade luminosa, pela produção de vesículas de gás. Outras, apresentam magnetossomos, permitindo movimentações ao longo dos campos magnéticos da Terra.

Comunidades associadas às superfícies

Um importante mecanismo na formação de comunidades corresponde à agregação ou aderência, que otimiza tanto as interações celulares como também as taxas de sedimentação dos organismos.
As comunidades bacterianas têm importantes papéis na natureza, seja na produção e degradação de matéria orgânica, na degradação de poluentes, ou na reciclagem de nitrogênio, enxofre e vários metais.