البيوفيلم.. هل هو الحصون البيولوجيه للبكتريا؟

بقلم : الدكتورة /  نجلاء محمود على
باحث أول امراض دواجن- معهد بحوث صحة الحيوان

  تتواجد البكتريا فى الطبيعه بشكلين مختلفين:

الأوّل هو المعروف بالخلايا العائمة الحرّة (البلانكتونيّة) والتى تستطيع العوم والعيش فى وسط سائل حر، حيث أنّ الخلايا يمكن لها العوم والعيش في وسط سائل مثل ماء الصنبور، أو في العصير او اى شراب او حتى دم الانسان والحيوان اذا كانوا مصابين بعدوى حتى تستطيع الحصول على الغذاء او الابتعاد عن مصادر الضرر مثل ضوء الشمس.

. أمّا الشّكل الثّاني فهو البكتريا التى تفضل الجلوس بلا حركه حتى لا تستهلك طاقه بسبب الحركه ويعتبر هذا الجلوس النواة فى تكوين حصون البيوفيلم ثم تتكاتر وتنتج المزيد من الخلايا البكتيريه وتكون فى حالة الالتصاق و ملتصقه بشده ببعضها البعض و بسطح ما بوجه عام تلتصق البكتريا بالاسطح ثم تبدا فى صنع مواد بوليمريه لزجه من السكريات والبروتينات والتى تغطى بها نفسها وتحميها من العوامل الخارجيه بالاضافه الى التهام الطعام الذى ياتيها وهى فى مكانها فهذه البكتريا تعيش داخل هذا الغشاء الحيوى بسعادة واستقرار حيث يحميها هذا الغشاء من العوامل الضاره مثل المضادات الحيويه والمطهرات والجهاز المناعى للجسم المصاب.

لماذا تعيش البكتريا فى حصون حيويه او البيوفيلم؟

الكائنات الدقيقة كالبكتريا ً مثل الحيوانات والبشر- تميل للعيش في جماعات حيث يمنحها هذا قدرة إضافية على مقاومة ظروف البيئة، لذا تلجأ بعض أنواع البكتريا والفطريات لتكوين غشاء هلامي لزج من السكريات والبروتينات والماء يحيط بها يسمى الغشاء الحيوي أو البيوفيلم . يساهم هذا الغشاء في حمايتها من الجفاف والمضادات الحيوية والمطهرات والأجهزة المناعية في الكائنات الحية التي قد تتسلل إليها.

وغالباً ما تتم هذه العملية في البيئه الرطبة مثل حواف الأنهار والمستنقعات وبالطبع مساقي الطيور والاحواض التى لا يتم تنظيفها من البيئات الخصبه لتكون هذه الحصون حيث تلتصق البكتريا بالأجسام الصلبة ثم تبدأ في تكوين حصون البيو فيلم وبعدها تتحول إلى مستعمرة من البكتريا الفائقة الضراوه والمتطلبات الأساسية لنمو الغشاء الحيوي الرقيق هي الميكروبات نفسها وطبقة تحتيه .

وبالنسبة للبكتيريا، فإن مميزات تكوّن الأغشية الحيوية الرقيقة عديدة:-

• الحماية من المضادات الحيوية والمطهرات والبيئات الديناميكية المتغيرة.

• التواصل بين الخلايا داخل الغشاء الحيوي الرقيق مما يتيح تكيّفًا زمنيًا سريعًه.

• القدرة على البقاء في ظروف نقص الغذاء.

• والآثار السلبية لنمو الأغشية الحيوية الرقيقة في الصناعة عديدة.

ومن الأمثلة على تلك الصناعات التي تعاني من الآثار السلبية المترتبة عن الأغشية الحيوية الرقيقة هي:

الملاحة، وصناعات الألبان والأغذية والمشروبات، وأنظمة معالجة المياه، والصناعات النفطية، وصناعات اللب والورق، ومتخصصو البصريات، والمستشفيات، والبرك (المخصصة لصيد الأسماك)، وأبراج التبريد، والفنادق، والمباني العامة.

ايضا المشكلات الصحية، وفساد المنتجات، وانخفاض الكفاءة الإنتاجية، والتآكل، والروائح الكريهة، والمناظر القبيحة، والعدوى، والمرض، وانسداد الأنابيب، وتعطل المعدات، وزيادة استهلاك الطاقة، وما إلى ذلك وارتفاع تكلفه زياده استهلاك المضادات الحيويه والمطهرات فى مزارع الدواجن بالاضافه الى كثرة النافق مما يؤدى الى اضرار اقتصاديه جسيمه…
وتعاني صناعات الشحن والصناعات النفطية على الأخص من مشكلات التآكل المتأثر بالبكتريا الدقيقة والبيوفيلم.

ان وجود البكتريا المنتجه لكبرتيد الهيدروجين والمختزله للكبريتات تسبب انسداد وتاكل انانبيب وخزانات نقل النفط وايضا وجود انواع من البكتريا مختزله الحديد والتى تسبب الصدا واضرار صناعيه كثيره.

فالمادة اللزجة الكريهة التي توجد في بالوعة الحمام عبارة عن غشاء حيوي. والرغوة التي تغطي الصخور في النهر هي البيوفيلم . ألاسنان المتسخة والزجة عندما لا نقوم بتنظيفها لفترة؟ هذا عبارة عن غشاء حيوي على أسنانك.

البيوفيلم تتكون على أي سطح مبلل وبه طعام تقتات عليه البكتيريا. .

تكون البيوفيلم 

عملية تكون الأغشية الحيوية الرقيقة هي عملية ديناميكية
وتُحدد أول مراحل تكون الأغشية الحيوية الرقيقة مبدئيًا من خلال البكتيريا الحية السابحه التي يتعرض لها السطح الصلب
العمليات الفيزيائية وعمليات الامتزاز الكيميائي القوى
وجود الاهداب البكتيريه او السياط او الالياف وايضا بروتينات الغشاء الخارجى التى تساعد على الاحساس بسطح ما والتفاعل معه

ولذلك فأن الاصابه بهذا النوع من البكتريا يفوق بكثير الإصابة بالأنواع العادية منها وذلك لعدة اسباب:-

يشكل الغشاء اللزج المحيط بالبكتريا عائقاً لوصول الخلايا المناعيه للعائل الذى تصيبه البكتريا و المضادات الحيوية والمطهرات المستخدمه فى مزارع الدواجن الى الخلايا البكتريه المحميه داخل هذه الحصون.

مقاومة هذه البكتريا التى تعيش فى الحصون البيولوجيه للمضادات الحيوية تبلغ 10 آلاف ضعف مثيلتها من البكتريا المنفردة.

تتبادل البكتريا داخل هذه الحصون فيما بينها الجينات التي تساعدها على مقاومة المضادات الحيوية والمطهرات.

البكتريا الميتة الموجودة على السطح الخارجى لهذه الحصون تقوم بخداع الجهاز المناعى فى حين تكون البكتريا داخل الحصون نشطة وقادرة التكاثر مرات ومرات لتعود الإصابة من جديد
تسبب ما يقرب من 80% من الأمراض المعدية في الإنسان.

ومع ذلك يمكن تحويل الحصون البيولوجيه إلى مادة نافعة فى مجال المعالجه الحيويه مثل ازاله الملوثات والصدأ. وكربونات الكالسيوم (الجير) والزيوت والشحوم والمركبات النيتروجينية وما إلى ذلك.

كيف يخدع البيوفيلم الجهاز المناعى؟

يصنع جسم الطائر خلايا مناعيه تجد البكتيريا وتدمرها. وهذه الخلايا الخاصة، بالإضافة إلى المضادات ً الحيوية والمطهرات تساعد بشكل كبير فى مكافحة العدوى بطريقه جيدة جدا في محاربة البكتيريا التي تسبح داخل جسم الطائر والموجوده فى شكل بكتريا حره او سابحه. فإذا تعرضت هذه البكتيريا لمضاد حيوي او مطهر لفترة كافية، فستموت البكتيريا، وستتعافى من العدوى. ولكن من ناحية أخرى، لا يمكن قتل البكتيريا التي تعيش في الحصون البيولوجيه بالمضادات الحيوية او المطهرات.. هذه البكتيريا تكون بأمان داخل الغشاء الحيوي الوقائي. وعندما يأتي المضاد الحيوي والمطهر يحتجز في المواد البوليمرية اللزجة خارج الخلية، ولا يصل حتى إلى البكتيريا! قد يقتل المضاد الحيوي والمطهر بعض البكتيريا الموجودة على السطح الخارجي للغشاء الحيوي، لكن البكتيريا الموجودة داخل الأغشية الحيوية تكون بأمان.

كما ان البكتيريا الموجودة في الجزء السفلي من البيوفيلم في حالة خمول أو “سكون” ، مما يجعلها مقاومة لبعض أنواع المضادات الحيوية. وهذا يعني أنه حتى لو دخل المضاد الحيوي داخل البيوفيلم ، فإنه لن يقتل كل البكتيريا. في الواقع، لقتل جميع البكتيريا في تجمع الغشاء الحيوي يجب استخدام مضادات حيوية بكمية تساوي 1000 مرة الكمية المطلوبة لقتل البكتيريا أثناء السباحة بمفردها في مجرى الدم وستكون هذه الكمية من مضاد الحيوي كبيرة جدا لدرجة أنها ستقتل الطيور مع العدوى البكتيرية!.

السيطره والقضاء على البيوفيلم:

اولا : النظافه وازالة المواد اللزجه والعضويه التى تتجمع عليها البكتريا مكونه البيوفيلم الى جانب الاستخدام المثالى للمطهرات واستخدام الانواع التى تعمل بكفاءه فى وجود المواد العضويه
ثانيا:وجد ايضا العلماء ان الدهيد القرفه احد مكونات زيت القرفه يتداخل مع تكوين البيوفيلم وفى مراحل مختلفه من تكوينه وخصوصا مع عدوى السيدوموناس والمسئوله عن العدزى لدى مرضى الايدز والسكر وتعد مكونا هاما للبيوفيلم ولذلك يمكن صنع عقار من الدهيد القرفه لوقف تكوين ونمو البيوفيلم فى مراحله المختلفع والتقليل من انتشاره واثاره الخطيره