Velkommen til hjemmesidene til Senter for Biofilmforskning

Vi består av forskere fra tre norske forskningsmiljøer: Nofima, Veterinærinstituttet og Universitetet i Oslo. Vi er ikke lokalisert sammen geografisk, men har som felles at vi synes det er spennende å forske på biofilm.

Biofilmer har stor betydning for oss mennesker, og vår biofilmforskning er rettet mot mange ulike problemstillinger. Du vil på disse sidene finne stoff om biofilm i matindustrien, i vannsystemer, i kroppen og i fôrindustrien. Vi er spesielt interessert i bakterier, muggsopper og gjærsopper som har betydning for mattrygghet, helse og sykdom, derfor vil du kunne lese om biofilm og sykdomsfremkallende bakterier som Listeria, Salmonella, Stafylokokker og E. coli samt helseskadelige mugg.

Mange av prosjektene vi jobber med dreier seg om å studere hvordan disse uønskede mikroorganismene beskytter seg gjennom biofilmvekst, under hvilke forhold de danner biofilm og hvordan man kan unngå biofilmdannelse og bekjempe mikrober i biofilmer. På disse sidene vil du finne linker til beskrivelse av pågående prosjekter og kontaktinformasjon til forskere tilknyttet senteret.

Reklame

Fakta om Salmonella

Fôr forurenset med Salmonella er et velkjent problem over hele verden og utgjør en helserisiko for dyr, men også for mennesker som risikerer å få i seg Salmonella ved å konsumere dyreprodukter forurenset med Salmonella.

Det er nødvendig å bekjempe Salmonella i alle ledd i næringskjeden. Kontroll med fôr og fôr-råvarer er en viktig del av dette arbeidet. Flere utbrudd av salmonellose hos mennesker i andre land kan spores tilbake til konsum av produkter fra dyr som har fått Salmonellaforurenset fôr. Råvarer til fôr, spesielt importerte, er antatt å være hovedkilden til Salmonellaforurensing i fabrikkene, men smitte fra overflater, utstyr etc. kan også forekomme dersom Salmonella har fått muligheten til å etablere seg i fabrikkmiljøet. Dette stiller store krav til fôrindustrien. Dessverre viser erfaring at Salmonellaforurensing i fabrikker kan være både vanskelig og kostbart å bekjempe.

Ca 60 % av norske fôr- og fiskemelsfabrikker har påvist salmonella i fabrikkmiljøet og/eller i produkter ved en eller annen anledning. Fôr- og råvareindustrien i Norge tar denne utfordringen alvorlig. Veterinærinstituttet, Nofima mat og Universitetet i Oslo har vært deltakere i flere store forskningsprosjekter i samarbeid med norsk fôr- og fiskemelsindustri de siste årene, inkludert prosjektet – ”Moderne bekjempelse av Salmonella”, som er gjeldene til 2013.

Salmonellaforurensing i fabrikkene er antatt å foregå på følgende måte:

• Salmonella kommer inn i fabrikken med råvarer, personer, utstyr eller skadedyr.
• Hvis bakteriene får anledning, vil de feste seg til en overflate.
• Hvis det er svært tørt, skjer det sannsynligvis ikke noe mer. Bakterier som har festet seg, kan forandre seg og kan bli såkalte ”Levende, men ikke dyrkbare” (LID). Slike bakterier kan være vanskelig å oppdage ved prøvetaking. De sitter godt fast og er dessuten motstandsdyktige mot vask og desinfeksjonsmidler og andre ytre stressfaktorer.
• Hvis det er litt fuktighet og næring vil bakteriene kunne formere seg og danne biofilm. I biofilm er de meget godt beskyttet og kan overleve i svært lang tid uten tilgang på ny fuktighet eller frisk tilgang på næringsstoffer.
• Dersom det på nytt blir gode vekstbetingelser for bakteriene (f.eks mye fuktighet og næring) kan de begynne å formere seg igjen.

Fabrikkene er forpliktet til å ha et internt kontrollsystem som inkluderer prøvetakingsprosedyrer for å kontrollere forurensingen av Salmonella. Dette har resultert i at ulike serotyper av Salmonella har blitt påvist. Serotypene man har funnet oftest er Senftenberg, Agona og Montevideo. Undersøkelser viser at noen kloner kan overleve i fabrikkmiljø i mange år, dette til tross for omfattende forsøk på å bli kvitt dem. Vi har funnet at disse klonene er veldig gode til å danne biofilm, og det kan være en av årsakene til at de er så vanskelig å bli kvitt.

Biofilm og Salmonella

Biofilm er en måte for Salmonella å overleve i fabrikkene. Kloner av Salmonella som har etablert seg i fabrikkmiljøet og blitt værende der i flere år, har vist seg å være gode på å danne biofilm i flere ulike testsystemer i laboratoriet. Salmonella er, på lik linje med andre mikroorganismer, godt beskyttet mot ytre stress når de er i biofilm.

Når Salmonella først får muligheten til å etablere seg og danne biofilm, blir de mye mer motstandsdyktige mot vanlige desinfeksjonsmidler, deriblant mange av de som brukes i norsk fôrindustri. I prosjektet er det testet virkningen av 9 ulike desinfeksjonsmidler som representerer alle de virkestoff som fôrindustrien har rapportert er i bruk. Resultater viste store forskjeller i hvor effektive desinfeksjonsmidlene var mot Salmonella i biofilm. De mest effektive desinfeksjonsmidlene var et produkt som inneholdt 70% etanol og et produkt med navnet VirkonS. Det at Salmonella i biofilm er så motstandsdyktig gjør Salmonella vanskeligere å bli kvitt med tradisjonelle rengjørings- og desinfiseringsmetoder.

I en biofilm kommuniserer bakterier ved at de sender ut signalstoffer som fanges opp av andre bakterier. Dette kalles quorum sensing. Salmonella har tre kjente quorum sensing systemer; N-acylhomoserine lactoner (AHL), autoinducer-2 (AI-2) og autoinducer-3 (AI-3), hvor AHL og AI-2 systemene er de som er best beskrevet.

Halogenerte furanoner er stoffer som har vist seg å ha en hemmende effekt på bakterienes evne til å kommunisere og dermed også på evnen til å kolonisere og danne biofilm. Furanoner ble opprinnelig utvunnet fra makroalgen Delisea Pulcra, men har senere blitt laget syntetisk i mange ulike varianter. I tillegg er det funnet at furanoner ser ut til å gi en økt virkning av antibiotika og desinfeksjonsmidler uten at furanonet selv dreper bakteriene. Resultater viser at tradisjonelle virkestoff, slik som hypokloritt (Klorin) og benzalkonium klorid, fikk en betydelig økning i hvor effektive de var mot Salmonella i biofilm dersom bakteriene ble dyrket sammen med furanon. Dette er ny og nyttig kunnskap i bekjempelsen av Salmonella.

En av beskyttelsesmekanismene til en biofilm er at bakteriene produserer et beskyttende slim kalt matriks. Denne mekanismen skiller bakterier i biofilm tydelig fra bakterier i planktonisk tilstand. Matriksen består av mange ulike komponenter, og for Salmonella er de vanligste blant annet: Proteiner (fimbrier), polysakkarider (eks. cellulose), DNA og vann. Resultater viser at Salmonella i biofilm har en stor evne til å overleve utørring. Etter 4 måneder i tørre omgivelser uten tilgang til næringsstoffer fant vi at Salmonella overlevde svært godt. Det var Salmonella som hadde cellulose i sin matriks som overlevde best dette til tross for at det var en veldig liten mengde cellulose til stede.

Fakta om Streptokokker

Streptokokker er en gruppe Gram+ bakterier som ofte vokser i par eller kjeder. Denne gruppen inneholder arter som er svært patogene, til kommensale arter som vi finner på forskjellige områder som munn, svelg og hud, og som er en del av vår normalflora. Disse sistnevnte forårsaker normalt ikke sykdom, men kan forårsake dette hvis de får tilgang til områder i kroppen hvor de normalt ikke lever. Andre streptokokker, som Streptococcus pneumoniae, tar livet av over en million barn hvert år, og rundt sekshundretusen voksne.

Flere arter av streptokokker har utviklet evnen til å kunne kommunisere med hverandre. Noe av denne kommunikasjonen er svært spesifikk, og er vanligvis begrenset til samme stamme eller stammegrupper innen arten. Denne kommunikasjonen foregår for det meste via små peptider som bakteriene transporterer ut av cellen. Flere streptokokker har også evnen til å kommunisere på tvers av stamme- og artsgrenser. Slik kommunikasjon formidles via et lite molekyl som kalles autoinducer-2. Hos streptokokker har disse to signalsystemene vist seg å kunne endre adferden til bakteriene, blant annet i form av økt biofilmdannelse.

Ved det odontologiske fakultetet, Universitet i Oslo, er biofilmforskning en av fire satsningsområder. Vi forsker blant annet på mekanismer knyttet til streptokokkers virulens, koloniseringsegenskaper og antimikrobiell resistens, med fokus på samspillet mellom biofilm og bakterielle kommunikasjonssystemer.

Fakta om mugg

Hva er muggsopp?
Mugg er mikroskopiske sopp, oftest med trådliknende vekst. Disse trådene kalles hyfer. Hyfene danner kolonier som varierer i størrelse fra mikroskopiske til godt synlige “flekker” på underlaget. Formeringen kan være ukjønnet og/eller kjønnet. Muggsopp har et fascinerende mangfold så vel mikroskopisk som makroskopisk. De fleste muggsopp er strikt aerobe, noe som betyr at de må ha oksygen for å vokse. Det finnes likevel sopp som kan vokse ved lave oksygen og høye karbondioksidkonsentrasjoner. Temperaturintervallet for muggvekst er bredt. Optimumstemperaturen er rundt 25°C, men selv ved så lave temperaturer som -7 til 5°C kan flere arter vokse godt. Dette gjelder f.eks. arter i slektene Fusarium og Penicillium. Det finnes også muggsopparter som kan vokse ved 58 °C. De fleste arter er likevel følsomme for varme, og både vegetative celler (hyfer) og sporer drepes vanligvis ved pasteurisering. En del arter tåler imidlertid høyere temperatur og noen typer sporer kan tåle temperaturer rundt 85°C i flere minutter. I de senere år er det dessuten vist at også enkelte vegetative celler, såkalte termotolerante hyfer, i visse tilfeller kan tåle varme godt.

Mykotoksiner og toksikogene muggsopp
Muggsopp kan generelt produsere et høyt antall sekundære metabolitter (forbindelser) som et resultat av normalt stoffskifte. De kalles sekundære fordi de ikke hører med til de forbindelsene soppen danner for oppbygging, vekst og energiomsetning, men dannes på et «sidespor» av hovedstoffskiftet. Sekundære metabolitter er sannsynligvis alle av økologisk betydning som kjemiske signaler i kommunikasjonen mellom muggsopparter. Vi skiller mellom ‘ekte’ mykotoksiner og andre giftige metabolitter. Mykotoksiner er definert som sekundære metabolitter som i lave konsentrasjoner er giftige for virveldyr når de tilføres via en naturlig rute, det vil si at de enten spises, inhaleres eller suges opp gjennom huden.

Muggsopp i biofilm

Aspergillus ustus er en vanlig muggart i norsk drikkevann

I en stor studie av muggsopp i norsk drikkevann som ble gjennomført ved Veterinærinstituttet tydet resultatene på at muggsopp ikke bare transporteres via drikkevannledningsnettet, men også at enkelte sopparter har evnen til å oppformere seg i ledningsnett og rørsystem. Flere muggarter har evne til å etablere seg i ledningsnettet, særlig på steder med lav sirkulasjon eller stagnasjon. Biofilm kan også dannes i interne ledningsnett i bygninger, også i dusjhoder, kraner og andre vanninstallasjoner. Slik biofilm vil da kunne fungere som kilde for mugg i vannet, og biter av biofilm kan løsne og medføre at muggnivået i vannet øker. Fordi mange muggarter potensielt kan forårsake sykdom hos mennesker og dyr, vil forhøyede nivåer av problemarter være uheldig, og kan i verste fall representere en helserisiko for særlig utsatte grupper. Kunnskapen om muggsopp i biofilm er svært begrenset, både med tanke på forekomst, betydning og behandling. Økt kunnskap er ønskelig, ikke minst om sameksistens av bakterier og muggsopp i biofilm.