SOLA O EN COMUNIDADES

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Dra. M. V. Velez. mvictoriavelez@vet.unicen.edu.ar 
 
 
SOLA O EN COMUNIDADES... ¿QUÉ SON LOS BIOFILM? 
En el año 1978 se comenzó a hablar de biopelículas o biofilm. Este suceso viene de la 
mano del descubrimiento de las bacterias que habitaban en un ecosistema acuático, 
embebidas en una matriz adheridas a cualquier superficie que contuviera nutrientes. 
Desde ese momento se estima que el 99% de las bacterias tienen la capacidad de crecer 
formando biofilm en cualquier superficie que colonizan y que las bacterias sésiles difieren 
sustancialmente de sus contrapartes plantónicas que crecen en medios líquidos (Donlan 
y Costerton, 2002). 
Los biofilm se definen como comunidades complejas de microorganismos que crecen 
embebidos en una matriz orgánica polimérica, producida por las propias células y 
adherida a una superficie viva o inerte. Estos microorganismos presentan un fenotipo 
alterado comparado con el de sus contrapartes planctónicas respecto de la tasa de 
crecimiento, expresión proteica y la transcripción genética que pueden presentar una 
única especie microbiana o un abanico de especies diferentes (biofilm multiespecie) 
(Donlan y Costerton, 2002). Su formación es espontánea, es decir, sin presencia de 
estímulo, y se pueden desarrollar en presencia de humedad y nutrientes mínimos. Se ha 
comprobado que estas matrices les otorgan a las bacterias la capacidad de adaptarse a 
medios adversos además de ser consideradas como una estrategia adaptativa de los 
microorganismos que ofrece algunas ventajas importantes como proteger a los 
microorganismos de la acción de agentes adversos, incrementar la disponibilidad de 
nutrientes para su crecimiento, facilita el aprovechamiento del agua reduciendo la 
posibilidad de deshidratación, y posibilitar la transferencia de material genético (ADN, 
PAI, plásmidos, fagos). Todas estas circunstancias pueden incrementar sus capacidades 
de supervivencia y como consecuencia, los métodos habituales de desinfección o el uso 
de antibióticos se muestran a menudo ineficaces contra las bacterias que habitan en el 
biofilm (Donlan y Costerton, 2002). 
1.5.1. Composición de biofilm 
El componente mayoritario es el agua que puede representar hasta el 97% del total de la 
composición del biofilm. Las bacterias experimentan un cierto grado de refugio y 
homeostasis cuando se hallan dentro del biofilm, y uno de los componentes claves de este 
microambiente que se genera es la matriz extracelular que las rodea. Esta matriz está 
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formada por una mezcla de compuestos como exopolisacáridos, proteínas, ácidos 
nucleicos y otras moléculas productos de lisis celular o material particular del ambiente 
circundante (Donlan y Costerton, 2002). Las bacterias pueden producir polisacáridos ya 
sea como envoltura (cápsula) o como excreciones hacia el ambiente que las rodea 
(exopolisacáridos). Se conoce que específicamente en E. coli, la composición principal 
del exopolisacárido es celulosa y ácido colánico (Danese et al., 2000). El exopolisacárido 
puede servir como una película que acondicione superficies inertes, afectando la 
adherencia celular funcionando como adhesivo a la superficie e influyendo en la 
formación de la estructura tridimensional del biofilm (Danese et al., 2000; Ryu y Beuchat, 
2005). La composición de los biofilm es tan variable como la diversidad de biofilm que 
pueden existir. 
1.5.2. Fases del desarrollo del biofilm 
El mecanismo de formación de biofilm consiste en la adherencia de bacterias a una 
superficie, mientras que van captando nutrientes y multiplicándose, con lo que inician 
nuevos cambios estructurales que le brindan mayor resistencia. Este mecanismo consta 
de 4 etapas (Figura 4): 
1. 1- Acondicionamiento de la superficie: En esta primer etapa se genera un 
ambiente favorable para la fijación de bacterias y el comienzo de la formación de 
un biofilm. Este ambiente consiste en la disponibilidad de partículas orgánicas, la 
presencia de agua y el tipo de superficie. 
2. 2- Adsorción primaria: Etapa en la cual las células plantónicas se adhieren a la 
superficie. En esta etapa influyen tanto factores físicos de la superficie como la 
rugosidad, la temperatura y la carga superficial, como químicos, la composición 
del sustrato y del medio, el pH, el oxígeno disuelto, fuerzas de corte por 
movimiento de fluidos, entre otros. En bacterias gram negativas (Salmonella 
enteriditis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae) se ha 
visto que los flagelos, las fimbrias tipo I y tipo IV participan en esta etapa. 
3. 3- Colonización y maduración: La unión celular al sustrato se vuelve 
permanentemente, y comienza la producción de exopolisacáridos que conforman 
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la matriz que los protege. Se conoce que la acumulación de bacterias y el reclutamiento 
de éstas puede deberse al mecanismo de comunicación entre células conocido como 
quorum sensing. A medida que a población bacteriana aumenta, también lo hace la 
concentración de señales y una vez alcanzada la concentración umbral, se dice que la 
población ha llegado al quorum. Esto desencadena la expresión de genes específicos tales 
como la producción de exopolisacáridos (Annous et al., 2009). 
El biofilm desarrolla una estructura compleja conformada por canales, poros y se produce 
una redistribución celular; se torna multicapa y con una composición celular interna 
heterogénea. El crecimiento de la población bacteriana se produce dentro de la matriz 
extracelular. Su crecimiento está limitado por la disponibilidad de nutrientes y la 
capacidad de las células sésiles para eliminar los residuos propios del metabolismo. 
4- Desprendimiento de microorganismos: Este mecanismo se puede dar por distintos 
procesos (erosión, abrasión, oleaje, siembra), y se estima que puede producirse por 
diversos factores ambientales tales como, la escasez de nutrientes o por la presencia de 
sustancias toxicas, permitiendo a las células desprenderse -tanto en grupo como de 
manera individual- y colonizar nuevos ambientes (Donlan y Costerton, 2002; Faleiro 
Naves, 2010). 
En biofilm maduro, el desarrollo de gradientes puede crear zonas anóxicas y acídicas 
dentro de los diferentes clústeres del biofilm (Hall-Stoodley et al., 2008) (Figura 4). La 
heterogeneidad del biofilm da lugar a subpoblaciones genética y metabólicamente 
distintas que exhiben una alta tolerancia al estrés extracelular y a agentes de estrés como 
son los antibióticos y los productos químicos de sanitización (Bernier et al., 2013). 
Aunque la matriz no puede inhibir por completo la penetración de agentes químicos, si 
puede retardar la velocidad de penetración lo suficiente como para inducir la expresión 
de genes que median la resistencia dentro del biofilm (Jefferson et al., 2005).