Cosa intendiamo per Biofilm?

Brevemente: Il biofilm è un insieme di cellule batteriche adese e inglobate in una struttura polisaccaridica adesiva secreta dalla cellule stesse.

Le cellule batteriche possono vivere in forma planctonica quindi libere, oppure organizzarsi in modalità sessile quindi in strutture adese ad una superficie dette BIOFILM.

Nel passaggio dalla forma planctonica al biofilm, i batteri subiscono delle modifiche come la perdita dei geni per i flagelli, che danno la motilità alla cellula, oppure la modifica delle proteine di membrana per potenziare il meccanismo delle pompe di efflusso per proteggere la nuova organizzazione. La creazione del biofilm passa attraverso delle fasi ben precise e regolamentate. Si parla di un aggregato pluricellulare, composta anche da cellule differenti, nel quale il primo strato è a contatto con la superficie, gli strati successivi si creano per sovrapposizione tra cellule che quindi hanno degli stretti contatti tra loro, modificando le abitudini e le caratteristiche di quando vivevano in forma planctonica. Il biofilm rappresenta un’evoluzione alla vita planctonica ed è una forma di organizzazione per le cellule batteriche, ed ha una applicazione nel campo della biotecnologia come ad esempio la filtrazione dell’acqua potabile.

La presenza di Biofilm è anche causa di infezioni batteriche nosocomiali molto importanti, che non sempre dà sintomi immediati, quindi poi necessità di un adeguato tempo di trattamento per la risoluzione del problema, quando possibile. E’ stato osservato uno scambio maggiore di materiale genetico all’interno del biofilm, e una maggiore resistenza agli antibiotici. Una componente fondamentale è la matrice esopolisaccaridica formata da polisaccaridi, proteine, lipidi e DNA extracellulare. Questa matrice richiede uno sforzo energetico notevole, viene prodotta dalle cellule stessa, è l’interfaccia tra il biofilm e la superfice, rappresenta la maggior parte della biomassa del biofilm, e fa sì che si comporti come un organismo pluricellulare in cui avviene la comunicazione cellulare, il trasferimento genico orizzontale e l’acquisizione di caratteristiche come la resistenza agli antibiotici.

L’e-DNA fornisce integrità strutturale al biofilm attraverso l’interazione con proteine che legano il DNA, e garantisce l’espressione dei geni necessari alla formazione del biofilm. Le fasi di formazione del biofilm sono cinque: adesione reversibile, adesione irreversibile, produzione della matrice, maturazione e dispersione. Nella prima fase le cellule planctoniche aderiscono alla superficie con i loro flagelli, che poi perdono nella adesione irreversibile, poi le cellule cominciano a produrre la matrice esopolisaccaridica e arrivano a maturazione. Infine nella fase della dispersione alcune cellule recuperano l’espressione dei flagelli ed abbandonano il biofilm per tornare ad una vita planctonica.

Biofilm su fango (che si forma in poche ore, con il calare della marea), Porto di Saint Goustan, Bretagna meridionale (Morbihan).