Estudo de atributos de virulência e resistência a antimicrobianos em amostras de P. aeruginosa

P. aeruginosa é um importante agente de infecções relacionadas à assistência em saúde. Habitualmente, o estabelecimento de infecções agudas é precedido pela colonização das mucosas dos pacientes. Não se sabe, porém, se os processos infecciosos são causados pelas próprias cepas bacterianas colonizadoras ou por outras com que os pacientes entrem em contato, dotadas ou não de maior potencial de virulência ou de resistência a antimicrobianos que as tornem mais eficientes como agentes infecciosos. Assim, este estudo teve como objetivos i) investigar a existência de potenciais diferenças entre amostras de P. aeruginosa que causaram apenas colonização e aquelas responsáveis por infecção, isoladas de um mesmo paciente, quanto a seus fenótipos de virulência e de não susceptibilidade a antimicrobiamos; ii) pesquisar a existência de associação entre características dos paciente, incluindo o tipo de evolução clínica, com as demais variáveis estudadas. No estudo foram incluídos 21 pacientes que desenvolveram infecção por P. aeruginosa durante sua internação no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, entre abril de 2007 e abril de 2008. De cada paciente foram selecionadas duas amostras bacterianas: a primeira isolada durante o episódio de infecção e a amostra colonizadora obtida imediatamente antes da ocorrência da infecção. As amostras selecionadas foram estudadas quanto a i) expressão de três mecanismos de virulência (citotoxicidade, aderência a células epiteliais respiratórias humanas e capacidade de formação de biofilme); ii) presença de genes codificadores das proteínas efetoras do sistema de secreção do tipo 3 (SST3 - exoS, exoT, exoU e exoY); iii) perfil de susceptibilidade a antimicrobianos, iv) perfil de fragmentação do DNA cromossômico por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). As amostras bacterianas obtidas de infecções agudas foram significativamente mais citotóxicas que aquelas obtidas de colonização. Embora sem diferença estatística, a citotoxicidade das amostras que causaram infecção em pacientes que evoluíram para óbito foi superior à citotoxicidade das amostras de pacientes que sobreviveram. O gene que codifica a toxina ExoU foi detectado em 16 amostras (38%), sendo nove de colonização e sete de infecção. Não houve diferença significativa entre as amostras de colonização e infecção quanto à aderência, produção de biofilme, expressão dos genes do SST3 e não-susceptibilidade às diferentes classes de antimicrobianos. Também não foi encontrada associação entre a não-susceptibilidade à quinolona, ou a outras classes de antimicrobianos, e a presença do gene exoU. As 42 amostras de P. aeruginosa estudadas foram incluídas em 20 genótipos. Em 10 deles foi detectado o gene exoU. Amostras de um mesmo genótipo foram uniformes quanto à expressão dos genes do SST3 e a não-susceptibilidade aos antimicrobianos, mas não quanto às outras variáveis estudadas. Em apenas sete pacientes (33,3%), as amostras de colonização e de infecção pertenciam ao mesmo genótipo. Assim, nesse estudo, o estabelecimento do processo infeccioso resultou não da perda do equilíbrio estabelecido entre os mecanismos de agressão das amostras colonizadoras e os de defesa do hospedeiro e sim da introdução de nova cepa bacteriana no organismo hospedeiro, cepa esta dotada de maior potencial citotóxico.

P. aeruginosa is an important agent of healthcare-associated infections. The establishment of acute infectious episodes is usually preceded by colonization of patient mucosa. However, it remains unknown whether the infectious processes are caused by bacterial strains previously colonizing the patient or by additional strains the patient may come into contact. These new isolates may carry greater virulence potential or antibiotic resistance that makes them more efficient as an infecting agent. Thus, the objetives of the present study were i) to investigate the existence of potential differences between P. aeruginosa isolates obtained from a colonized mucosa and isolates accounting for infectious processes, recovered from the same patient, with respect to virulence phenotypes and non-susceptibility to antimicrobial agents; ii) to investigate the existence of association between patient features, including the type of clinical outcome, with bacterial characteristics. The study included 21 patients who developed P. aeruginosa infection during their stay in the Intensive Care Unit of the University Hospital Clementino Fraga Filho, from April 2007 to April 2008. Two P. aeruginosa isolates were selected from each patient: the first isolate recovered from the infectious episode and the colonizing isolate obtained immediately before the onset of the infection. Features from the isolates investigated included: i) expression of three virulence mechanisms (cytotoxicity, adherence to human respiratory epithelial cells and biofilm formation); ii) presence of the genes encoding type III secretion system effector proteins (TTSS, exoS , exoT , exoU and exoY); iii) antimicrobial susceptibility profile; iv) profile of the bacterial chromossomic DNA fragmentation following analysis by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). The bacterial isolates obtained from acute infections were significantly more cytotoxic than colonizing strains. Moreover, bacteria accounting for infectious episodes in patients who died were more cytotoxic than those recovered from patients who survived, although the differences were not statistically significant. The ExoU toxin encoding gene was detected in 16 (38%) P. aeruginosa isolates: nine colonizing and seven infecting strains. There was no significant difference between colonizing and infecting samples in their adherence, biofilm production, expression of TTSS genes and non- susceptibility to different classes of antimicrobials. There was also no association between non-susceptibility to quinolone, or to any other class of antimicrobial agents, and the presence of the exoU gene. Twenty PFGE genotypes were identified. Isolates from 10 genotypes harboured the exoU gene. Isolates included in the same PFGE genotype exhibited a similar profile of TTSS genes and non-susceptibility to antimicrobials, but not always a similar profile of expression the other variables investigated. In only seven patients (33.3%), the colonizing and infecting isolates belonged to a same genotype. Thus, in this study, the establishment of the infectious process did not result from the loss of the equilibrium established between the aggression mechanisms of colonizing bacteria and host defense but rather from the introduction, in the host organism, of a new bacterial strain, endowed with a greater cytotoxic potential.