Avaliação do biofilme

Jun 04, 2024

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 18669 (2022) Citar este artigo

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A formação de biofilme é uma das principais causas de complicações após cirurgias em ambientes clínicos. Neste estudo, traçamos o perfil da capacidade de formação de biofilme de vários patógenos associados a infecções periprotéticas em superfícies clinicamente relevantes, poliestireno (PS) e titânio (Ti). Também exploramos como um estressor ambiental específico, o galato de epigalocatequina (EGCG), afetou a formação de biofilme. Primeiro, os testes do vermelho Congo revelaram que todos os microrganismos formaram biofilmes em 72 horas. Em seguida, foram determinadas as quantidades de formação de biofilme em PS às 24, 48 e 72 horas e também em placa de Ti por 72 horas. Alguns micróbios preferiram uma superfície a outra, enquanto outros formaram níveis consistentes de biofilme, independentemente do material da superfície. Staphylococcus lugdunenensis foi o mais potente, enquanto Enterococcus faecalis e Staphylococcus aureus foram os mais fracos. Os testes de adesão bacteriana a hidrocarbonetos (BATH) indicaram que as capacidades de formação de biofilme não estavam diretamente correlacionadas com a hidrofobicidade da superfície celular (CSH). Finalmente, um sinal externo, EGCG, foi aplicado para desafiar a formação de biofilme de cada microrganismo. O EGCG regulou a capacidade de cada microrganismo de maneira diferente, embora a mudança tenha sido consistente em todas as superfícies para a maioria dos patógenos. Este estudo pode ajudar a uma melhor compreensão de um amplo espectro de patógenos associados a infecções periprotéticas, por meio da comparação relativa de suas habilidades de formação de biofilme.

Os biofilmes são comunidades bacterianas organizadas incorporadas na matriz extracelular compostas por substâncias poliméricas extracelulares autoproduzidas, como polissacarídeos, proteínas, lipídios e DNA1. Vários estímulos induzem as bactérias a formar biofilmes numa superfície2 e a comportar-se de forma diferente do modo de crescimento planctónico3. Infecções bacterianas perigosas, como infecções de sítio cirúrgico, são atribuídas a essas bactérias, que são protegidas de antibióticos comuns4,5. As bactérias formam especialmente biofilmes em dispositivos médicos como implantes, causando infecções do trato urinário associadas a cateteres, mucosite peri-implantar e peri-implantite6,7,8. Uma melhor compreensão da formação de biofilme pode inspirar estratégias para prevenir estas doenças infecciosas.

Os biofilmes podem ser formados não apenas por bactérias que invadem de fora, mas também por bactérias comensais que se tornam patogênicas9. As bactérias comensais protegem o hospedeiro, sob condições fisiológicas normais, da colonização e invasão de patógenos, produzindo antimicrobianos e competindo por nutrientes ou locais de adesão10; isso muda em condições patológicas ou imunologicamente comprometidas, onde podem promover doenças inflamatórias que prejudicam o hospedeiro11. Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa são as duas espécies de bactérias representativas identificadas como as principais causas de doenças infecciosas graves12. O Staphylococcus aureus normalmente atua como um comensal da microbiota humana, encontrada na flora normal da pele, na mucosa e no trato reprodutivo13,14,15. No entanto, esta bactéria pode causar várias doenças, desde infecções leves até doenças potencialmente fatais. Cepas resistentes a antibióticos, como S. aureus resistente à meticilina, são particularmente problemáticas em clínicas16. Pseudomonas aeruginosa é um patógeno oportunista entre indivíduos imunocomprometidos17; embora não seja tão virulento quanto o S. aureus, o P. aeruginosa é o colonizador mais frequente de dispositivos médicos, como cateteres 18. Os estafilococos coagulase-negativos, como o Staphylococcus lugdunensis, também causam muitas infecções articulares periprotéticas19. Outras bactérias patogênicas notáveis ​​associadas a implantes médicos incluem espécies de Streptococcus e Enterococcus20.

Vários mecanismos biológicos regulam a formação de biofilme. Um exemplo representativo é o quorum sensing, que é a capacidade de regular a expressão gênica em resposta à densidade populacional celular . As características estruturais dos microrganismos também determinam a formação de biofilme22. Na verdade, o biofilme é o resultado integrado de uma comunidade bacteriana que inclui fatores internos e externos. No entanto, cada micróbio dentro dele pode ter uma capacidade única de formar um biofilme, respondendo de forma diferente ao mesmo sinal ambiental. No entanto, a maioria dos estudos sobre biofilmes concentrou-se em uma espécie específica ou em algumas espécies23,24,25. Acreditamos que é necessária uma abordagem coletiva para compreender de forma abrangente os comportamentos relacionados ao biofilme de uma comunidade bacteriana. Através deste estudo, testamos um amplo espectro de patógenos clinicamente relevantes quanto à sua capacidade de formar biofilmes e tentamos confirmar quais microrganismos eram robustos na formação de biofilmes sob condições semelhantes às situações clínicas reais.