Bakterijski biofilm: šta je biofilm, gde nastaje i zašto se teško leči

Kratak odgovor: Bakterijski biofilm je zajednica bakterija, a ponekad i gljivica, koje su se zalepile za površinu i obavile zaštitnim omotačem koji same stvaraju [1][2]. Biofilm nastaje na zubima kao zubni plak, u hroničnim ranama, na kateterima i veštačkim zglobovima [3][4]. Infekcije sa biofilmom traju uprkos antibioticima i odbrani organizma, pa se biofilm najčešće mora ukloniti i mehanički [4].

Bakterije ne žive samo kao pojedinačne ćelije koje slobodno plivaju. Mnogo češće se udružuju i lepe za površine – zube, tkivo, kateter ili veštački zglob – i tu obrazuju biofilm, način života bakterija star više od tri milijarde godina [5]. U nastavku pročitajte šta je biofilm i kako nastaje, gde se javlja u telu, zašto se teško leči, kako se prepoznaje biofilm na rani, kako se svakodnevno uklanja zubni plak i šta je za ulje divljeg origana pokazano u laboratoriji.

Šta je biofilm i kako nastaje?

Bakterije koje se zalepe za površinu udružuju se u vlažnom omotaču koji same stvaraju i tako obrazuju biofilm [1]. Evropsko udruženje za kliničku mikrobiologiju i infektivne bolesti (ESCMID) biofilm opisuje kao uređenu zajednicu mikrobnih ćelija okruženu omotačem koji same proizvode [4]. U biofilmu mogu da žive bakterije, gljivice i drugi mikroorganizmi, a on može da se stvori i na živom tkivu i na neživim površinama [2].

Omotač biofilma čine uglavnom šećeri (polisaharidi), proteini, nukleinske kiseline i masti [6]. Taj omotač čini neposrednu okolinu mikroorganizama u biofilmu [6]. Biofilm je veoma star način života: tragovi biofilma nalaze se u fosilima starim oko 3,25 milijardi godina [5].

Gde se biofilm javlja u telu?

Biofilm se stvara i u zdravom telu i kod bolesti. Najpoznatiji primer je zubni plak, koji je uređen biofilm [3]. Kod infekcija, ESCMID razlikuje biofilm u tkivima, kao kod hronične infekcije pluća u cističnoj fibrozi i kod hroničnih rana, i biofilm na medicinskim pomagalima, kao što su veštački zglobovi, venski i urinarni kateteri i tubusi [4].

Gde nastaje	Šta se zna
Zubi i desni	zubni plak je uređen biofilm; ako se ne uklanja svaki dan, stvrdne se u kamenac [3][7]
Hronične rane	biofilm je nađen u 60% hroničnih i 6% akutnih rana [8]
Urinarni kateteri	više od polovine katetera bakterije nasele u prvih 10–14 dana [4]
Veštački zglobovi	infekcija se javi kod 0,5–2% pacijenata u prve dve godine posle operacije [4]
Pluća kod cistične fibroze	hroničnu infekciju izaziva bakterija Pseudomonas aeruginosa koja raste u biofilmu [9]
Srednje uho kod dece	biofilm je nađen na sluzokoži srednjeg uha kod 92% uzoraka dece sa hroničnom upalom uha [10]

Biofilm je povezan i sa endokarditisom, upalom srčanih zalistaka, a nalazi se i na srčanim zaliscima, pejsmejkerima i drugim implantima [11][2]. Infekcije sa biofilmom, kao što su upala pluća kod cistične fibroze, hronične rane, hronična upala srednjeg uha i infekcije implanata i katetera, svake godine pogađaju milione ljudi [12].

Često se navodi da je biofilm uključen u 65–80% infekcija. Američki institut NIH je 2002. godine procenio da je biofilm uključen u više od 80% mikrobnih infekcija u telu [2], ali ta procena nije zasnovana na objavljenoj studiji.

Zašto se biofilm teško leči?

Bakterije u biofilmu podnose veće količine antibiotika i sredstava za dezinfekciju i otpornije su na ćelije imunskog sistema koje gutaju bakterije [9]. Zato infekcije sa biofilmom traju uprkos antibioticima i prirodnoj odbrani organizma [4]. Neutrofili, bela krvna zrnca koja napadaju bakterije, teško prodiru u biofilm i ne mogu da progutaju velike zajednice bakterija [13]. Hronična infekcija se pogoršava pre svega zbog upale koju organizam stvara oko biofilma [4].

U laboratoriji je za neke antibiotike bilo potrebno 100 do 1.000 puta više leka da bi delovao na biofilm, dok su drugi antibiotici delovali u uobičajenim koncentracijama [14]. Laboratorijski testovi biofilma za sada ne mogu pouzdano da predvide uspeh lečenja kod pacijenta [4].

Važno je razlikovati dva pojma. Tolerancija znači da bakterije u biofilmu preživljavaju antibiotik, a kada se biofilm razbije, bakterije su ponovo osetljive na njega; rezistencija znači da su bakterije zbog promena u genima postale otporne na antibiotik [15]. U biofilmu žive i takozvane perzistentne, „uspavane“ ćelije, koje se sporo ili nimalo ne dele, pa ih antibiotici teže uništavaju; kada se lečenje završi, mogu ponovo da pokrenu infekciju [15][16].

Kako se leče infekcije sa biofilmom?

Infekcije sa biofilmom leči lekar, a lečenje često podrazumeva da se biofilm ukloni i mehanički. Prema smernici ESCMID:

• Urinarni kateter: sam antibiotik ne uklanja biofilm sa katetera, već samo smanjuje broj bakterija u mokraći, pa se kateter menja ili uklanja [4].
• Venski kateter: kod infekcije krvi poreklom iz katetera koju izaziva zlatni stafilokok kateter se uklanja [4].
• Veštački zglob: kombinacija antibiotika mora da ide uz hirurško čišćenje i zamenu delova implanta, a implant se može zadržati samo ako simptomi infekcije traju do tri nedelje i ako je implant stabilan [4].
• Kada se biofilm ne može ukloniti: neki pacijenti piju antibiotik nedeljama, pa i doživotno, da bi se infekcija držala pod kontrolom [4].

Kod hroničnih rana ne postoje dokazi da antibiotici koji se piju pomažu zarastanju [4]. Čišćenje rane (debridman) jedan je od najvažnijih načina uklanjanja biofilma, ali ne uklanja sav biofilm i ne može se koristiti samo [13], a biofilm može brzo ponovo da se stvori [13].

Biofilm na rani: kako se prepoznaje?

Biofilm je čest u hroničnim ranama. U studiji iz 2008. godine nađen je u 60% hroničnih rana i u samo 6% akutnih [8], a u meta-analizi devet studija sa 185 hroničnih rana u 78,2% [17]. Prisustvo biofilma povezano je sa sporijim zarastanjem rane [13].

Biofilm na rani ne vidi se golim okom – i rane koje izgledaju zdravo u laboratoriji mogu da sadrže biofilm [18], a naslage i sekret na rani lako se zamene za biofilm [13]. Međunarodni institut za infekcije rana (IWII) navodi da treba pretpostaviti biofilm ako rana teško zarasta i ne reaguje na uobičajenu negu i lečenje [18]. Na biofilm mogu da upućuju i ponovno usporavanje zarastanja posle prestanka antibiotika, pojačan sekret, blago crvenilo i blaga dugotrajna upala [18]. To su samo znaci, a ne dijagnoza – ranu koja ne zarasta treba da pregleda lekar.

Zubni plak: biofilm koji uklanjamo svaki dan

Zubni plak je lepljiv sloj bakterija na zubima [7]. Ako se ne uklanja svaki dan, stvrdne se u kamenac, koji može da ukloni samo stomatolog ili zubni higijeničar, a rana bolest desni često se može povući redovnim pranjem zuba i čišćenjem koncem [7]. Američki institut za stomatološka istraživanja (NIDCR) i Američko stomatološko udruženje (ADA) savetuju:

• pranje zuba dva puta dnevno pastom sa fluorom, mekom četkicom [7][19];
• čišćenje prostora između zuba koncem jednom dnevno, a može i interdentalnom četkicom ili vodenim tušem [20][7];
• redovne kontrole i profesionalno čišćenje kod stomatologa [7].

Za negu usne duplje Probotanic ima i rastvor za ispiranje Herba Sept sa divljim origanom, koji je dopuna pranju zuba, a ne zamena za četkicu i konac. Više o tome pročitajte u tekstu Bakterije u ustima.

Biofilm i otpornost bakterija na antibiotike

Svetska zdravstvena organizacija (SZO) navodi da je otpornost mikroorganizama na lekove velika globalna pretnja zdravlju i da je bakterijska otpornost 2021. godine bila povezana sa više od 4,7 miliona smrti u svetu [21]. Pogrešna i prekomerna upotreba antibiotika podstiče nastanak i širenje otpornih mikroorganizama [21].

Biofilm tome doprinosi: kada su bakterije u biofilmu više puta izložene visokim dozama antibiotika, mogu da razviju pravu rezistenciju [15], a ESCMID navodi da dugotrajno lečenje nosi rizik od nastanka otpornosti [4]. Zato antibiotik pijte samo kada ga propiše lekar, tačno po uputstvu i do kraja.

Ulje divljeg origana i biofilm: šta je pokazano u laboratoriji?

Etarsko ulje origana i njegovi sastojci karvakrol i timol ispitivani su na biofilmu samo u laboratoriji i na životinjama:

• Stafilokoke: ulje origana, karvakrol i timol u laboratoriji su delovali na biofilm zlatnog stafilokoka i Staphylococcus epidermidis, ali je za to bila potrebna dva do četiri puta veća koncentracija nego za slobodne bakterije [22].
• Bakterije otporne na više antibiotika: ulje origana uklonilo je u laboratoriji biofilm 13 bakterija izolovanih od pacijenata, a kod miševa sa opekotinama smanjilo je broj bakterija u rani [23].
• Suprotan nalaz: u drugom ispitivanju karvakrol je sprečavao stvaranje biofilma, ali gotovo nije delovao na biofilm koji je već nastao [24].

Probotanic ulje divljeg origana ispitano je 2022. godine na Institutu za biološka istraživanja „Siniša Stanković“ Univerziteta u Beogradu. U laboratoriji je pokazalo dobru antibakterijsku i antifungalnu aktivnost i umerenu aktivnost protiv biofilma bakterije Pseudomonas aeruginosa i gljivice Candida albicans [25].

Kliničkih studija kod ljudi sa infekcijama povezanim sa biofilmom za ulje origana i karvakrol nema, a stručnjaci za rane upozoravaju da se rezultati iz laboratorije i sa životinja ne mogu direktno preneti na pacijente [13]. Ulje divljeg origana zato je samo prirodna dopuna, a infekciju sa biofilmom leči lekar. Prema uputstvu sa pakovanja, odrasli ga piju 3 puta dnevno po 2 kapi posle obroka, razblaženo u kafenoj kašičici jestivog ulja, 10 dana u toku meseca; ne preporučuje se deci mlađoj od 6 godina, trudnicama i dojiljama.

Ukratko

• Biofilm je zajednica bakterija i gljivica zalepljenih za površinu i obavijenih omotačem koji same stvaraju [1][2].
• Nastaje na zubima kao zubni plak, u hroničnim ranama, na kateterima i implantima [3][4].
• Bakterije u biofilmu podnose veće količine antibiotika i izmiču imunskom sistemu, pa se biofilm često mora ukloniti mehanički [9][4].
• Zubni plak se uklanja pranjem zuba dva puta dnevno i čišćenjem između zuba, a kamenac samo kod stomatologa [7].
• Za ulje divljeg origana delovanje na biofilm pokazano je samo u laboratoriji i na životinjama, ne kod ljudi [25][22][23].

Česta pitanja

---

Napomena: Ovaj tekst je informativan i ne zamenjuje savet lekara ili farmaceuta.

Izvori

1. Costerton J. W., Stewart P. S., Greenberg E. P. Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections. Science. 1999;284(5418):1318–1322. DOI: 10.1126/science.284.5418.1318.
2. NIH – National Institutes of Health (SAD). Research on Microbial Biofilms (PA-03-047). 20. 12. 2002.
3. Marsh P. D. Dental plaque as a biofilm and a microbial community – implications for health and disease. BMC Oral Health. 2006;6(Suppl 1):S14. DOI: 10.1186/1472-6831-6-S1-S14.
4. Høiby N., Bjarnsholt T., Moser C. i sar. ESCMID guideline for the diagnosis and treatment of biofilm infections 2014. Clinical Microbiology and Infection. 2015;21(Suppl 1):S1–S25. DOI: 10.1016/j.cmi.2014.10.024.
5. Hall-Stoodley L., Costerton J. W., Stoodley P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews Microbiology. 2004;2(2):95–108. DOI: 10.1038/nrmicro821.
6. Flemming H. C., Wingender J. The biofilm matrix. Nature Reviews Microbiology. 2010;8(9):623–633. DOI: 10.1038/nrmicro2415.
7. NIDCR – National Institute of Dental and Craniofacial Research (SAD). Periodontal (Gum) Disease.
8. James G. A., Swogger E., Wolcott R. i sar. Biofilms in chronic wounds. Wound Repair and Regeneration. 2008;16(1):37–44. DOI: 10.1111/j.1524-475X.2007.00321.x.
9. Høiby N., Bjarnsholt T., Givskov M., Molin S., Ciofu O. Antibiotic resistance of bacterial biofilms. International Journal of Antimicrobial Agents. 2010;35(4):322–332. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2009.12.011.
10. Hall-Stoodley L., Hu F. Z., Gieseke A. i sar. Direct detection of bacterial biofilms on the middle-ear mucosa of children with chronic otitis media. JAMA. 2006;296(2):202–211. DOI: 10.1001/jama.296.2.202.
11. Donlan R. M., Costerton J. W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clinical Microbiology Reviews. 2002;15(2):167–193. DOI: 10.1128/CMR.15.2.167-193.2002.
12. Bjarnsholt T. The role of bacterial biofilms in chronic infections. APMIS Supplementum. 2013;(136):1–51. DOI: 10.1111/apm.12099.
13. Schultz G., Bjarnsholt T., James G. A. i sar. Consensus guidelines for the identification and treatment of biofilms in chronic nonhealing wounds. Wound Repair and Regeneration. 2017;25(5):744–757. DOI: 10.1111/wrr.12590.
14. Ceri H., Olson M. E., Stremick C. i sar. The Calgary Biofilm Device: new technology for rapid determination of antibiotic susceptibilities of bacterial biofilms. Journal of Clinical Microbiology. 1999;37(6):1771–1776. DOI: 10.1128/JCM.37.6.1771-1776.1999.
15. Ciofu O., Tolker-Nielsen T. Tolerance and Resistance of Pseudomonas aeruginosa Biofilms to Antimicrobial Agents – How P. aeruginosa Can Escape Antibiotics. Frontiers in Microbiology. 2019;10:913. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00913.
16. Lewis K. Persister cells, dormancy and infectious disease. Nature Reviews Microbiology. 2007;5(1):48–56. DOI: 10.1038/nrmicro1557.
17. Malone M., Bjarnsholt T., McBain A. J. i sar. The prevalence of biofilms in chronic wounds: a systematic review and meta-analysis of published data. Journal of Wound Care. 2017;26(1):20–25. DOI: 10.12968/jowc.2017.26.1.20.
18. IWII – International Wound Infection Institute. Wound Infection in Clinical Practice: Principles of Best Practice, 3. izdanje. Wounds International, 2022.
19. ADA – American Dental Association, MouthHealthy. Brushing Your Teeth.
20. ADA – American Dental Association, MouthHealthy. Flossing.
21. Svetska zdravstvena organizacija (WHO). Antimicrobial resistance. 2026.
22. Nostro A., Roccaro A. S., Bisignano G. i sar. Effects of oregano, carvacrol and thymol on Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis biofilms. Journal of Medical Microbiology. 2007;56(Pt 4):519–523. DOI: 10.1099/jmm.0.46804-0.
23. Lu M., Dai T., Murray C. K., Wu M. X. Bactericidal Property of Oregano Oil Against Multidrug-Resistant Clinical Isolates. Frontiers in Microbiology. 2018;9:2329. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02329.
24. Burt S. A., Ojo-Fakunle V. T. A., Woertman J., Veldhuizen E. J. A. The natural antimicrobial carvacrol inhibits quorum sensing in Chromobacterium violaceum and reduces bacterial biofilm formation at sub-lethal concentrations. PLoS One. 2014;9(4):e93414. DOI: 10.1371/journal.pone.0093414.
25. Institut za biološka istraživanja „Siniša Stanković“, Univerzitet u Beogradu. Izveštaj o ispitivanju antibakterijske, antifungalne i antibiofilm aktivnosti preparata „Ulje divljeg origana“ (br. 01-674/2). Beograd, 18. 4. 2022.

Prvu verziju ovog članka napisala je dr med. Bojana Mandić (2015).