B I O F I L M – B I O F I L M –
Werbung
19.11.2015 B I O F I L M – ein nicht immer sichtbares Problem ? Dr. Stephan Schrinner Ambulantes BehandlungsCentrum ABC im Klinikum Nürnberg Nord Biofilm Biofilm Biofilme entstehen, wenn Mikroorganismen sich an Grenzflächen zwischen 2 verschiedenen Phasen anlagern und dort wachsen. Sie bilden sich überwiegend in wässrigen Systemen auf der Wasseroberfläche oder auf einer Grenzfläche zu einer festen Phase. Biofilme bestehen aus einer dünnen Schleimschicht (d.h. ein Film = extrazelluläre polymere Substanzen = EPS ), in der Mikroorganismen (Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen) eingebettet sind. Diese EPS bestehen aus Polysacchariden, Proteinen, Glykolipiden und Bakterien-DNA. 1 19.11.2015 Biofilm Biofilm Verschiedene sezernierte Proteine und Enzyme unterstützen den Biofilm dabei, sich im Wundbett zu verankern. Voll ausgereifte Biofilme stoßen suspendierte Bakterien, Mikrokolonien und Biofilm-Fragmente ab, die dann streuen und sich an anderen Stellen des Wundbetts oder an anderen Wunden festsetzen und so neue Biofilm-Kolonien bilden. Biofilm Biofilm Ein bakterieller Biofilm kann definiert werden als Akkumulation einzelner Bakterienzellen und Mikrokolonien an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Phasen. 2 19.11.2015 Biofilm Biofilm Biofilme stellen somit eine komplexe mikrobielle Gemeinschaft dar. Die Mikroorganismen bilden eine schleimige Matrix aus Zucker und Proteinen, die die Mikroorganismen vor äußeren Bedrohungen schützt und ein Anhaften an „vitalen“ und „avitalen“ Oberflächen ermöglicht. Biofilm Biofilm Gewebeischämie, Nekrosen, Malnutrition und andere Komoiditäten, die das Immunsystem beeinträchtigen, können prädisponierend für die Entstehung eines Biofilms in der chronischen Wunde sein. 3 19.11.2015 Biofilm Biofilm Biofilme stimulieren eine chronisch-entzündliche Reaktion als Immunantwort des Körpers, um den Biofilm aus dem Körper zu entfernen. freiliegende Knie-TEP Biofilm Biofilm Das führt zu einer übermäßigen Produktion von Entzündungszellen mit einer vermehrten Freisetzung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS, auch Oxidantien genannt), Matrixmetalloproteinasen (MMP) und Elastase. 4 19.11.2015 Biofilm Biofilm ROS und MMP schädigen auch gesunde Strukturen und können so die Wundheilung behindern. Biofilm Biofilm Die daraus u.a. resultierende vermehrte Exsudation der Wunde dient dem Biofilm zur Verbesserung seiner Ernährungssituation. 5 19.11.2015 Biofilm Biofilm Internationale Untersuchungen haben ergeben, dass bis zu 60% der chronischen und nur 6% der akuten Wunden mit Biofilm belastet sind. Biofilm Biofilm Stagnation der Wundheilung kann auf einen Biofilm hinweisen. 6 19.11.2015 Biofilm Biofilm Biofilme sind primär mikroskopisch kleine Strukturen. Erst wenn der Biofilm unbehandelt anwachsen kann, ist er mit bloßem Auge erkennbar. Der Wundgrund erscheint gelartig glänzend belegt. Biofilm Biofilm Ein sicherer Nachweis ist klinisch erfahrenen Ärzten rein makroskopisch, ansonsten derzeit aber nur mikroskopisch möglich. 7 19.11.2015 Biofilm Biofilm Ein Biofilm lässt sich somit auf einfachster Ebene beschreiben als eine Gemeinschaft von Mikroorganismen verschiedener Spezies, die in eine dicke schleimige Schutzschicht aus Zuckern und Proteinen (EPS) eingebettet sind. Biofilme sind fest an Oberflächen gebunden und lassen sich N I C H T durch einfaches Spülen entfernen. Biofilm Biofilm Die typischen Vertreter: • • • • • • • • • • • • Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermidis Streptococcus Pseudomonas aeruginosa Legionella pneumophila Atypische Mykobakterien Coliforme Bakterien Escherichia coli Enterokokken Amöben Enteroviren Candida albicans 8 19.11.2015 Biofilm Biofilm Entstehung der Biofilme? • Induktionsphase = Anlagerung der Bakterien an eine benetzte Oberfläche mit Film • Akkumulationsphase = Quorum sensing, d.h. Aktivierung genetischer Prozesse mit Ausbreitung des Biofilms • Existenzphase = Gleichgewicht zwischen Zuwachs und Abbau des Biofilms Biofilm Biofilm Wie schnell bilden sich Biofilme? • haften sich innerhalb weniger Minuten an • stark anhaftende Mikrokolonien bilden sich innerhalb von 2 – 4 Stunden • bilden initial EPS und sind innerhalb von 6 – 12 Stunden zunehmend toleranter gegenüber Bioziden (Antibiotika, Antiseptika, Desinfektionsmittel) • entwickeln sich innerhalb von 2 – 4 Tagen zu ausgereiften BiofilmKolonien, die äußerst resistent gegenüber Bioziden sind • erholen sich rasch von mechanischer Zerstörung • bilden innerhalb von 24 Stunden neue reife Biofilme 9 19.11.2015 Biofilm Biofilm Gibt es „physiologische“ Biofilme? Ja • • • • • • • • in allen Böden und Sedimenten sowie auf Gestein und Eis in Pflanzen in Tieren – hier insbesondere an Schleimhäuten in Wasser-, Öltanks bzw. -rohren Zahnplaque Mundflora Darmflora Vaginalfora Biofilm Biofilm Kann man Biofilme sehen? Ja • die vorgenannten „physiologischen“ Biofilme • • • • • • • chronische Entzündung bei Mukoviszidosepatienten bei Infektionen an orthopädischen Implantaten bei Infektionen an Endotrachealkanülen bei Infektionen an Blasenkathetern bei bakterieller Vaginose bei Infektionen an Brustimplantaten bei Infektionen mit Pseudomonas 10 19.11.2015 Biofilm Biofilm Kann man Biofilme sehen? Ja Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa: diese synthetisieren Pigmente, die den Nachweis erleichtern sie produzieren das Quorum-Sensing-Molekül Pyocyanin, ist grün die Grünfärbung ist aber nicht zwangsläufig ein Indikator für Biofilm Biofilm Biofilm Was bedeutet Quorum Sensing (QS)? QS bedeutet die Fähigkeit von Bakterien, miteinander zu kommunizieren. • d.h. ihr Verhalten zu koordinieren • sich zu verändern • sich der Umgebung anzupassen Somit können sie sich mit dem QS dem Wundmilieu anpassen und sich gegenüber „Angriffen“ besser wehren. Dies erklärt die „Biofilm-Resistenz“ gegenüber Antibiotika und Bioziden. 11 19.11.2015 Biofilm Biofilm BIOFILME SIND IMMER ALS KRITISCHE KOLONISATION ZU BETRACHTEN Kritische Kolonisation = erhöhte Keimbesiedlung einer chronischen Wunde ohne systemische Wirtsreaktion, also ohne Infektion Biofilm Biofilm Behandlungsgrundsätze? 1. Reduzierung des Biofilms 2. Verhinderung der Rekonstitution ( = der Neubildung eines Biofilms) 12 19.11.2015 Biofilm Biofilm Behandlungsgrundsätze? Ausduschen mit Leitungswasser mittels Steril- oder Einmalfilter (z.B. Pall Kleenpak Wasserfilter für 1 Monat) – nur als ergänzende Zusatzmaßnahme, nicht als alleinige therapeutische Maßnahme Cleansing (physikalisches Debridement) mit sterilen Kompressen oder Debrisoft® (Komposition aus Polyester und Rückenbeschichtung aus Polyacryl, kolophoniumfrei) Chirurgisches Debridement mit dem Skalpell Chirurgisches Debridement mit dem Ultraschall Biofilm Behandlungsgrundsätze? Wundbehandlung mit polyhexanidgetränkten Superabsorbern Wirkmechanismus von Polyhexanid: vergleichbar mit einem Geschirrspülmittel wirksam sind hierbei die oberflächenaktiven Substanzen, die Tenside Durch die niedrige Oberflächenspannung von z.B. Prontosan® Wundspüllösung wird die physikalische Entfernung des Biofilms erreicht. Das wirksame Tensid in Prontosan ist das Betain. 13
