Medisin

Biofilm og helse
Menneskekroppen består av ca 10¹⁴ celler. Av disse er bare ca 10 % humane celler. Resten er bakterier som utgjør vår normalflora. Disse bakteriene har ikke på noen måte en passiv funksjon. Vår helse er helt avhengig av normalbakteriefloraen som bidrar direkte og indirekte til normal fysiologisk utvikling, til næringsopptak og til beskyttelse mot patogene inntrengere.

Koloniseringen av våre kroppsoverflater starter ved fødselen. Biologiske og fysiologiske egenskaper i ulike mikromiljøer i kroppen styrer sammensetningen av bakteriefloraen på de ulike overflatene. Som et resultat finner vi karakteristisk flora i ulike regioner. For eksempel vil staphylokokker og mikrokokker som koloniserer huden sjelden finnes i munnhulen. Likeledes vil bare et fåtall av de mer enn 700 ulike bakterieartene som finnes i munnhulen kunne etablere seg i tarmtraktus.

Tidligere mikrobiologiske studier har stort sett omfattet bakterier dyrket i flytende vekstmedier. For de fleste bakterier er dette ikke en naturlig tilstand. De fleste bakterier som befinner seg i naturen utenfor våre laboratorier, som for eksempel normalflora i mennesker og dyr, etablerer seg i biofilm. Bakterier som forårsaker infeksjoner er også som oftest organisert i biofilm.

I biofilm har bakteriene andre egenskaper enn i flytende tilstand. Bakteriene regulerer gener knyttet til egenskaper som er fordelaktige for et liv i biofilm. Blant disse egenskapene er evnen til koordinert regulering av visse gener. Dette skjer via bakteriekommunikasjon. Kommunikasjonen skjer via registrering av visse molekyler i miljøet eller via spesifikke signalmolekyler som produseres av bakteriene selv. Flere av de egenproduserte spesifikke signalmolekylene benyttes i såkalt ”quorum sensing”kommunikasjon. Dette innebærer at genreguleringen foregår først når bakterietallet har nådd en viss tetthet, et visst ”quorum” i et område. Ved denne koordinerte genreguleringen vil bakteriene kunne samarbeide, for eksempel om produksjon av virulensfaktorer. Bakteriene kan også tilpasse seg endringer i det lokale miljøet ved å registrere endringer. Kommunikasjonen og biofilmdannelsen bidrar også til økt toleranse for antibakterielle stoffer og kan bidra til utveksling av gener mellom bakterier i biofilmen. Det skjer også en kommunikasjon mellom bakterier og vertsceller.

Kunnskapen om bakterienes evne til å kommunisere via ulike systemer har bidratt til ny viten og til studier av nye måter å kontrollere og forhindre biofilmrelaterte sykdommer og tilstander. Furanoner er et eksempel på molekyler som kan forstyrre bakteriekommunikasjonen og derved hindre biofilmdannelse i både Gram-+ og Gram- bakterier. Forskere ved institutt for oral biologi ved UiO har studert ulike aspekter av bakteriekommunikasjon og biofilmdannelse. I samarbeid med kjemisk institutt ved UiO har vi syntetisert og testet en rekke furanoner og søstermolekyler som dramatisk reduserer biofilmdannelse i en rekke bakterier. Dette representerer en helt ny måte å kontrollere biofilmdannelse i et vidt spekter av områder der biofilmer skaper problemer, inkludert medisin og helse. I og med at disse stoffene virker på bakteriekommunikasjonen og ikke dreper bakteriene i aktuelle brukskonsentrasjoner, kan vi anta at sjansen for resistensutvikling  er lav.

Reklame