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Formação de biofilmes e envolvimento em infecções humanas Básico

Publicado em 18/11/2005 (revisto em 28/04/2008)

Envolvimento do exopolissacárido produzido por bactérias do complexo Burkholderia cepacia na formação de biofilmes

A associação de bactérias patogénicas oportunistas em biofilmes é considerado um factor importante para a sua capacidade de causar doença no hospedeiro humano (saber mais). Sabe-se que polissacáridos produzidos e excretados pela célula, os exopolissacáridos (EPS), produzidos, por exemplo, pelas espécies Escherichia coli e Vibrio cholerae, são essenciais no desenvolvimento de biofilmes maduros. Vários estudos têm mostrado que estirpes daquelas espécies que produzem pouco ou nenhum EPS formam biofilmes de dimensão limitada e sem a característica arquitectura tridimensional dos biofilmes maduros. A produção de alginato por Pseudomonas aeruginosa, o microrganismo patogénico oportunista mais frequente e importante em doentes com fibrose quística (FQ), tem também sido correlacionada com a capacidade desta bactéria formar biofilmes densos e maduros, nos quais os microrganismos exibem maior resistência aos antibióticos (Hentzer et al., 2001; Nivens et al., 2001) e ao sistema de defesa do hospedeiro, contribuindo para as infecções crónicas que conduzem à destruição progressiva característica das vias respiratórias do doente com fibrose quística.

A obtenção de mutantes de B. cepacia não produtores de cepaciano e que não apresentam qualquer deficiência ao nível do crescimento, a partir do isolado clínico altamente mucoso B. cepacia IST408 (Moreira et al., 2003Link externo) permitiu demonstrar que o exopolissacárido Cepaciano, à semelhança de outros EPS, está também envolvido no desenvolvimento de biofilmes de maior dimensão e mais estáveis pelas bactérias do complexo B. cepacia (Cunha et al., 2004Link externo). Esta associação foi estabelecida com base na comparação da capacidade de formação de biofilmes do isolado mucoso B. cepacia IST408 com as dos respectivos mutantes deficientes na produção de EPS e denominados B. cepacia IST408-SS1, IST408-SS2 e IST408-SS3 (saber mais) (Fig. 1). Os ensaios foram realizados, sem agitação, em microplacas de poliestireno contendo meio S (um meio que propicia a produção de exopolissacárido), e a formação dos biofilmes foi monitorizada ao longo de 48 h.

Comp Biofilmes

Fig. 1 - (A) Comparação dos biofilmes formados em microplacas de poliestireno contendo meio S pelo isolado B. cepacia IST408 (produtor de exopolissacárido, EPS) e pelos mutantes de inserção deficientes na produção de EPS, IST408-SS1, IST408-SS2 e IST408-SS3, formados após 48  horas de crescimento, a 30ºC, sem agitação. (B) Comparação da dimensão dos biofilmes (A590) ao longo de 48 h por IST408 (•), IST408-SS1 (ο), IST408-SS2 (Δ) e IST408-SS3 (◊) (adaptado de Cunha et al., 2004 Link externo ).

Após a coloração do biofilme com violeta de cristal e determinação da quantidade de biofilme formado por quantificação espectrofotométrica do corante associado às células (A590), foi possível verificar que, apesar dos mutantes deficientes na produção de Cepaciano serem capazes de formar biofilmes, a dimensão dos biofilmes formados era claramente inferior à do biofilme formado pela estirpe mucosa selvagem (Fig. 1). Estas evidências sugeriram que o exopolissacárido produzido por estirpes mucosas do complexo B. cepacia é necessário para a formação de biofilmes de maior dimensão e estáveis e que a sua actuação poderá ser a nível da matriz extracelular que envolve as células e que é essencial para a maturação e estabilidade do biofilme (saber mais).

Há, no entanto, que referir que a caracterização sistemática de 108 isolados de doentes com FQ, pertencentes a diferentes espécies do complexo B. cepacia, quanto à sua capacidade de produção de EPS em meio S sólido e de formação de biofilmes em microplacas de poliestireno demonstrou não ser possível estabelecer uma correlação clara entre a dimensão do biofilme formado e a quantidade de EPS produzida in vitro quando se comparam estirpes diferentes, não isogénicas, que produzem diferentes quantidades de EPS, observando-se, em alguns casos, algumas discrepâncias entre as duas grandezas (Fig. 2).

Estas evidências sugeriram que, apesar do EPS Cepaciano estar envolvido na formação de biofilmes de maior dimensão, promovendo assim, hipoteticamente, a sobrevivência das bactérias do complexo B. cepacia através da formação de biofilmes maduros nos quais as bactérias resistem mais eficientemente aos mecanismos de defesa do hospedeiro e à acção dos antibióticos do que as células no estado planctónico, existem certamente outros factores envolvidos na formação de biofilmes densos. Estes factores, bem como os envolvidos na virulência destas bactérias, dependem da estirpe em estudo.

EBIH 2

Fig. 2 - Resultados da comparação da concentração de exopolissacárido produzido, expressa em g/l, com a dimensão dos biofilmes formados, expressa em A590, de culturas de isolados pertencentes a várias espécies do complexo B. cepacia. São apresentados resultados para 108 isolados exibindo 16 ribotipos diferentes. As barras de erro representam a média dos valores obtidos para os isolados em série obtidos de um dado doente e com um dado ribotipo. O número de isolados testados por ribotipo e por doente encontra-se indicado no topo das barras. (Adaptado de Cunha et al., 2004Link externo ).

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