Was ist ein bakterieller Biofilm?

Biofilme sind eine Art von Bakteriengemeinschaft. Anstatt als einzelne Zellen zu wachsen, die nicht aneinander gebunden sind, können bestimmte Bakterienarten Biofilme bilden und als eine Schicht auf einer Oberfläche wachsen. Ein bakterieller Biofilm wird durch eine klebrige Substanz zusammengehalten, die die Bakterien produzieren. Diese Struktur bietet den Bakterien Schutz vor Desinfektionsmitteln oder Antibiotika und ist daher für Medizin und Industrie von großem Interesse.

Bakterien können alleine leben, aber das Leben in einer Gruppe kann bestimmte Vorteile bringen. Arten wie die der Bakteriengattungen Klebsiella und Pseudomonas sind Beispiele für Arten, die in einem bakteriellen Biofilm zusammenleben können. Die Oberflächen, die Biofilme zu Hause nennen, können unbelebt oder sogar biologisch sein. Zum Beispiel kann Pseudomonas aeruginosa an den inneren Oberflächen der Lunge leben und möglicherweise Krankheiten verursachen, oder es kann an Oberflächen wie dem Inneren von Produktionsmaschinen in einer Fabrik leben. Jede Oberfläche, die eine gute Versorgung mit Feuchtigkeit und Nährstoffen aufweist, kann einen bakteriellen Biofilm unterstützen.

In den meisten Fällen enthält ein bakterieller Biofilm mehr als eine Bakterienart. Es kann auch die Heimat anderer Mikroben wie Pilze oder Algen sein. Eine saubere Oberfläche kann schnell mit organischen Molekülen aus der Umgebung bedeckt werden. Die ersten Bakterien, die die Oberfläche besiedeln, haften an der organischen Schicht. Die Biofilmstruktur wird, wenn sie sich entwickelt, von einer kleberartigen Substanz zusammengehalten, die aus Zucker besteht, den die Bakterien selbst produzieren und die durch die Reinigung nur schwer zu entfernen ist.

Durch die Zähigkeit des Bakterienbiofilms können Bakterien in Bereichen verbleiben, in denen sie andernfalls durch mechanische Einwirkung, Flüssigkeitsfluss oder biologische Einwirkung entfernt würden. Die Oberfläche der Zähne ist ein Beispiel für einen Bereich, in dem bakterielle Biofilme leben, die Mikroben beherbergen, die sich von den im Mund vorhandenen Nährstoffen ernähren. Fließende Flüsse können freie Bakterien flussabwärts und ins Meer befördern. Wenn es dem Bakterium jedoch gelingt, auf den Felsen im Fluss Fuß zu fassen, kann es dort sitzen und als Teil eines Biofilms gedeihen.

Medizinische Beispiele für Biofilme sind wiederkehrende Ohrinfektionen, bei denen die krankheitsverursachenden Bakterien im Ohr leben. Die Legionärskrankheit, eine potenziell tödliche Lungeninfektion, entsteht dadurch, dass Legionellen in heißen Wasseraerosolquellen von ihren primären Biofilmen gelöst werden und ihren Weg in die Lunge finden. Sogar die medizinischen Geräte, die für einige Krankenhauspatienten erforderlich sind, wie intravenöse Schläuche oder Katheter, können Biofilme enthalten.

Wenn Biofilme für Mikroben nicht vorteilhaft wären, würden die Mikroben sie nicht bilden. Bakterielle Biofilme können nicht nur in einer mit Nährstoffen gefüllten Umgebung wie einem fließenden Fluss verbleiben, sondern schützen auch vor Antibiotika und Desinfektionsmitteln. Mehr Biofilmbakterien überleben das Vorhandensein von ansonsten tödlichen Chemikalien als frei schwebende Bakterien. Diese Eigenschaft von Biofilmen erschwert die Abtötung von Bakterien, die diese Lebensweise wählen, beispielsweise bei der Bekämpfung von Infektionen oder bei der Reinigung von Oberflächen.