In biofilms manifesteren bacteriën zich van hun vervelendste kant. De slijmerige substantie op een douchegordijn, de hardnekkige aanslag op je tanden en de slurry die de vijverpomp verstopt zijn allemaal het gevolg van deze collectieve bacteriële samenlevingsvorm. Daarbij kunnen biofilms knap hardnekkig zijn. Ze weerstaan hard schrobben, vervelende chemicaliën of zelfs antibiotica.

Onderzoek van de Amerikaanse Harvard University, gepubliceerd in Science van deze week, brengt een onvermoede bestrijder van de biofilms ten tonele: de bacterie zelf. De Amerikanen bestudeerden de soort Bacillus subtilis en zagen hoe die op een gegeven moment in staat is zich weer uit de biofilm los te maken.

Samen sterk
Biofilms ontstaan vanuit een ‘samen sterk’ idee. De bacteriën verbinden zich via een slijmerig netwerk van biopolymeerdraadjes, waaraan ze zich stevig verankeren. In die slijmerige toestand zijn ze beter bestand tegen de dreiging van giftige stoffen. Niet alleen omdat die lastiger kunnen doordringen, maar ook omdat de bacteriën in de biofilm een andere stofwisseling krijgen en minder stressgevoelig worden. Bovendien zijn ze beter bestand tegen uitdroging.

Toch is de biofilm-organisatie niet altijd voordelig. Er kan een tekort aan voedingsstoffen ontstaan, of een overschot aan afvalstoffen. Op dat moment is het voor een bacterie eigenlijk weer voordeliger om op z’n eentje te zijn. De Amerikaanse onderzoekers zagen dat Bacillus subtilis zich dan uit de film weet los te maken door tamelijk ongewone aminozuurvarianten te produceren. Deze D-aminozuren blijken biofilmvorming tegen te gaan en bestaande biofilms af te breken.

Van de meeste aminozuren bestaan twee varianten: D en L. Ze zijn gelijk in moleculaire samenstelling maar verschillen in ruimtelijke structuur. De D-aminozuren zijn buitenbeentjes omdat de eiwitbouwende machinerie van levende organismen alleen met L-aminozuren overweg kan. Toch worden er door enzymatische ‘nabewerking’ ook wel D-aminozuren gevormd. In de bacteriewereld komen die onder andere voor in het skelet van celwanden.

Verbroken verankering
De bevrijdende D-aminozuren van Bacillus subtilis bleken geen effect te hebben op het vermogen tot celdeling. De bacteriën blijven dus tamelijk ‘gezond’ bij de biofilmafbraak. Maar wat doen de aminozuren dan wel? De Amerikanen geven het antwoord: ze verbreken de verankering van de slijmdraadjes op de bacteriële celwand. Daardoor verdwijnt de organisatie uit de film en staan afzonderlijke bacteriën er weer alleen voor.

De geïdentificeerde D-aminozuren bleken - vooral gezamenlijk toegepast - ook effect te hebben bij andere geduchte biofilmvormers. Zoals Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa. De onderzoekers verwachten daarom dat de geïdentificeerde D-aminozuren tot nieuwe middelen zullen leiden voor de bestrijding van biofilms.

Harm Ikink

Ilana Kolodkin-Gal e.a.: D-Amino Acids Trigger Biofilm Disassembly, in Science, 30 april 2010