बैक्टीरियल बायोफिल्म निर्माण

बायोफिल्म बैक्टीरिया का एक संरचित समुदाय है जो एक सतह से जुड़ा होता है और बाह्यकोशिकीय पॉलीमरिक पदार्थों के स्व-उत्पादित मैट्रिक्स में अंतर्निहित होता है। बायोफिल्म निर्माण एक विकासात्मक प्रक्रिया है जिसमें मुक्त-तैरने वाली (प्लवक) कोशिकाएं एक सतह से जुड़ती हैं, गुणा करती हैं, एक सुरक्षात्मक मैट्रिक्स बनाती हैं, त्रि-आयामी संरचनाओं में परिपक्व होती हैं, और अंततः नए स्थलों को उपनिवेशित करने के लिए फैल जाती हैं।

Definition

बायोफिल्म सूक्ष्मजीवों का एक समूह है जो एक सतह या इंटरफ़ेस से जुड़ा होता है और एक स्व-उत्पादित बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स में संलग्न होता है; बायोफिल्म निर्माण लगाव, वृद्धि, मैट्रिक्स उत्पादन, परिपक्वता और फैलाव का विनियमित विकासात्मक अनुक्रम है जिसके द्वारा ऐसे समुदाय उत्पन्न होते हैं।

Scope

यह विषय बायोफिल्म विकास के चरणों, बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स की संरचना और भूमिका, कोशिका-से-कोशिका सिग्नलिंग (कोरम सेंसिंग) जो सामुदायिक व्यवहार का समन्वय करती है, और बायोफिल्म द्वारा रोगाणुरोधी और मेजबान सुरक्षा के प्रति दिखाई गई सहनशीलता को शामिल करता है। यह सूक्ष्मजीव शरीर विज्ञान में एक संदर्भ विषय है और कोई नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• बायोफिल्म विकास के चरण क्या हैं?
• बायोफिल्म मैट्रिक्स क्या है और यह क्या कार्य करता है?
• कोरम सेंसिंग बायोफिल्म व्यवहार का समन्वय कैसे करता है?
• बायोफिल्म मुक्त-जीवित कोशिकाओं की तुलना में रोगाणुरोधी के प्रति अधिक सहिष्णु क्यों होते हैं?

Key concepts

• प्लवक बनाम स्थिर (बायोफिल्म) जीवन शैली
• लगाव, परिपक्वता और फैलाव के चरण
• बाह्यकोशिकीय पॉलीमरिक पदार्थ (ईपीएस) मैट्रिक्स
• कोरम सेंसिंग और कोशिका-से-कोशिका सिग्नलिंग
• बायोफिल्म-संबंधी रोगाणुरोधी सहनशीलता
• उपकरण-संबंधी और पुरानी बायोफिल्म संक्रमण

Mechanisms

बायोफिल्म निर्माण एक विकासात्मक कार्यक्रम के रूप में आगे बढ़ता है: प्लवक कोशिकाएं एक सतह के साथ प्रारंभिक प्रतिवर्ती संपर्क बनाती हैं, अपरिवर्तनीय रूप से जुड़ती हैं, और माइक्रोकोलोनी में फैलती हैं जो पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन और बाह्यकोशिकीय डीएनए (O'Toole et al., 2000; Flemming & Wingender, 2010) का एक बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स स्रावित करती हैं। मैट्रिक्स समुदाय को एक साथ रखता है, पोषक तत्वों और एंजाइमों को बनाए रखता है, और एक बाधा बनाता है; परिपक्व बायोफिल्म विशिष्ट वास्तुकला विकसित करते हैं इससे पहले कि कुछ कोशिकाएं नई सतहों को बीजने के लिए फैल जाएं। कोरम सेंसिंग, जिसमें कोशिकाएं जनसंख्या घनत्व का आकलन करने के लिए विसरित संकेत अणुओं को छोड़ती और पता लगाती हैं, मैट्रिक्स उत्पादन और अन्य सामुदायिक व्यवहारों का समन्वय करती है (Miller & Bassler, 2001)। बायोफिल्म के भीतर की कोशिकाएं प्लवक कोशिकाओं की तुलना में रोगाणुरोधी और मेजबान सुरक्षा के प्रति कम संवेदनशीलता दिखाती हैं (Costerton et al., 1999)।

Clinical relevance

बायोफिल्म लगातार और उपकरण-संबंधी संक्रमणों से जुड़े होते हैं, जिनमें कैथेटर, प्रत्यारोपण और पुरानी फेफड़ों की बीमारी में होने वाले संक्रमण शामिल हैं, जहां बायोफिल्म कोशिकाओं का सुरक्षात्मक मैट्रिक्स और परिवर्तित शरीर विज्ञान रोगाणुरोधी एजेंटों और मेजबान प्रतिरक्षा निकासी (Costerton et al., 1999; Singh et al., 2000) के प्रति सहनशीलता में योगदान करते हैं। यह विषय समझने के लिए बायोफिल्म जीव विज्ञान का वर्णन करता है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

हालांकि संलग्न सूक्ष्मजीव परतें बहुत पहले देखी गई थीं, बायोफिल्म की आधुनिक अवधारणा एक संरचित, मैट्रिक्स-संलग्न समुदाय के रूप में जो लगातार संक्रमण का कारण बनती है, 1990 के दशक में कोस्टरटन और सहयोगियों द्वारा व्यक्त की गई थी (Costerton et al., 1999)। बायोफिल्म निर्माण को एक विकासात्मक प्रक्रिया के रूप में तैयार करना और कोरम सेंसिंग को इसके समन्वयक के रूप में पहचानना बायोफिल्म को बैक्टीरियल शरीर विज्ञान का एक केंद्रीय विषय स्थापित करता है (O'Toole et al., 2000; Miller & Bassler, 2001), और प्रत्यक्ष प्रमाण ने बायोफिल्म समुदायों को पुरानी मानव संक्रमण से जोड़ा (Singh et al., 2000)।

Key figures

• J. William Costerton
• Roberto Kolter
• Bonnie Bassler
• Hans-Curt Flemming

Seminal works

• costerton-1999
• otoole-2000
• flemming-wingender-2010

Frequently asked questions

बायोफिल्म निर्माण के मुख्य चरण क्या हैं?

मुक्त-जीवित कोशिकाएं एक सतह से जुड़ती हैं, माइक्रोकोलोनी में फैलती हैं, एक बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स का उत्पादन करती हैं और एक त्रि-आयामी संरचना में परिपक्व होती हैं, और अंततः उन कोशिकाओं को फैलाती हैं जो नई सतहों को उपनिवेशित कर सकती हैं।

बायोफिल्म बैक्टीरिया मुक्त-तैरने वाले बैक्टीरिया की तुलना में खत्म करने में कठिन क्यों होते हैं?

बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स एक सुरक्षात्मक बाधा के रूप में कार्य करता है और बायोफिल्म के भीतर की कोशिकाएं शारीरिक रूप से परिवर्तित होती हैं, इसलिए समुदाय प्लवक कोशिकाओं की तुलना में रोगाणुरोधी एजेंटों और मेजबान प्रतिरक्षा सुरक्षा के प्रति अधिक सहिष्णु होता है; यह लगातार और उपकरण-संबंधी संक्रमणों से जुड़ा होता है।