Las bacterias que conviven en los resistentes biofilms cooperan y a la vez compiten entre si por los recursos para sobrevivir. Las células de la periferia del biofilm protegen a las del interior pero, a la vez, consumen la mayor cantidad de nutrientes, privando de alimento a las del interior. Romper el equilibrio en la relación entre las células del interior y de la periferia del biofilm puede ser una nueva estrategia para eliminarlo.
Los biofilms son comunidades de microorganismos que crecen adheridos a una superficie, envueltos en una matriz que ellos mismos sintetizan, y que presentan una gran resistencia a los tratamientos de desinfección. La presencia de biofilms ejerce un impacto negativo en diversos campos como podrian ser: la contaminación de alimentos durante su procesamiento en la industria alimentaria, la corrosión y colapso de tuberias, la contaminación de conductos de climatización, el desarrollo de infecciones en prótesis y tejidos vivos, etc
Un estudio realizado entre la Universidad de California en San Diego y la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona (UPF), y publicado en la revista Nature, aporta nueva luz sobre el funcionamiento de los biofilms y su estrategia para desarrollarse, incluso en situaciones de alto estrés ambiental. Los resultados de este estudio abren la puerta a nuevos métodos para erradicar infecciones por biofilms bacterianos.
Conflicto entre la protección del conjunto del biofilm y la viabilidad del interior del mismo
 Fotografía de las oscilaciones (líneas de contorno coloreadas) de un biofilm en crecimiento. / Süel Lab, UC San Diego |
Según los investigadores, la extraordinaria resistencia de los biofilms es el resultado de la resolución de un conflicto social entre bacterias del interior y de la periferia de la comunidad bacteriana.
Jordi García-Ojalvo (UPF), co-autor del estudio explica "en situaciones de restricción de nutrientes, las bacterias situadas en la periferia consumen la mayoría de los recursos disponibles y con ello limitan enormemente los nutrientes que llegan al interior del biofilm. Por otra parte, el interior depende de la periferia para protegerse de los ataques externos".
Existe un conflicto entre la protección del conjunto del biofilm y la viabilidad del interior del mismo. El trabajo muestra, mediante una combinación de experimentos de microscopía time-lapse y modelos matemáticos, que la comunidad de bacterias resuelve este conflicto mediante paros cíclicos en el crecimiento del biofilm.
El estudio se realizó investigando este conflicto interno en un biofilm formado por Bacillus subtilis, que se resuelve mediante una co-dependencia metabólica entre las células periféricas e interiores. Cuando las células del interior están muy estresadas dejan de producir un metabolito del que dependen las células de la periferia para poder proliferar, y consiguen así que el crecimiento del exterior del biofilm se detenga. Es entonces que los nutrientes pueden llegar de nuevo al interior y se vuelve a producir el metabolito, lo que permite de nuevo el crecimiento de la periferia, reiniciándose así el ciclo.
Según García Ojalvo, el trabajo también sugiere el mecanismo para destruir el biofilm, que se basa en favorecer el crecimiento continuado de la periferia, que termina ahogando el interior. Una vez destruido el interior del biofilm, se puede actuar sobre la periferia con agentes tóxicos para erradicarlo completamente.
Fuente: SINC
