Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

Efeitos genotóxicos e indução do SOS em mutantes derivados de Escherichia coli K-12 durante o processo de interação com superfícies bióticas e abióticas

A célula epitelial é o primeiro contato entre os micro-organismos e o hospedeiro. Essa interação pode levar a produção de diversas citocinas, quimiocinas, moléculas inflamatórias e também estimular a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste trabalho avaliamos se a interação com as células HEp-2 poderia ser genotóxica para os mutantes derivados de Escherichia coli K-12 deficientes em algumas enzimas que fazem parte do sistema de reparo por excisão de base (BER). Além disto, avaliamos a expressão do sistema SOS, que é induzido pela presença de danos no genoma bacteriano. Os resultados obtidos mostraram a presença de filamentos, na interação com células HEp-2, principalmente, no mutante xthA (BW9091) e no triplo mutante xthA nfo nth (BW535). Quando a interação foi quantificada na ausência da D-manose, observamos um aumento das bactérias aderidas. Além disto, a quantidade e o tamanho dos filamentos também aumentaram, mostrando que as adesinas manose-sensíveis estavam envolvidas na filamentação bacteriana. Para comprovar se o aumento da filamentação observada neste ensaio foram uma consequência da indução do sistema SOS, desencadeada pela interação com as células HEp-2, quantificamos a expressão do SOS, na presença e na ausência da D-manose. De fato, observamos que a indução do SOS na ausência da D-manose foi maior, quando comparada, com o ensaio realizado na presença de D-manose. Além disto, observamos que a ausência de xthA foi importante para o aumento da filamentação observada na ausência de D-manose. Diante destes resultados, verificamos se a resposta de filamentação ocorreria quando as bactérias interagiam com uma superfície abiótica como o vidro. Observamos também inúmeros filamentos nos mutantes BER, BW9091 e BW535, quando comparados a cepa selvagem AB1157. Essa filamentação foi associada à indução do SOS, em resposta a interação das bactérias com o vidro. Em parte a filamentação e a indução do SOS observadas na interação ao vidro, foram associadas à produção de ERO. Quantificamos também o número de bactérias aderidas e observamos que as nossas cepas formavam biofilmes moderados. Contudo, a formação de biofilme dependia da capacidade da bactéria induzir o sistema SOS, tanto em aerobiose como em anaerobiose. A tensão do oxigênio foi importante para interação dos mutantes BER, uma vez que os mutantes BW9091 e BW535 apresentaram uma quantidade de bactérias aderidas menor em anaerobiose. Contudo, a diminuição observada não estava vinculada a morte dos mutantes BER. Também realizamos microscopia de varredura na cepa selvagem e nos mutantes, BW9091 e BW535 e confirmamos que as três cepas formavam biofilmes tanto em aerobiose como em anaerobiose. Observamos uma estrutura sugestiva de matriz extracelular envolvendo os biofilmes da cepa selvagem AB1157 e do mutante BW9091. No entanto, a formação desta estrutura por ambas as cepas dependia da tensão de oxigênio, pois nos biofilmes formados em anaerobiose essa estrutura estava ausente. Em conclusão, mostramos que na interação das bactérias com a superfície biótica e abiótica, ocorreu lesão no genoma, com indução do SOS e a resposta de filamentação associada.

Formação de biofilmes por Enterococcus faecium sensível e multirresistente aos antimicrobianos: características à proteômica

Enterococcus faecium tem se destacado no cenário das infecções hospitalares, particularmente, amostras portadoras de características de multirresistência. Apesar de serem responsabilizados como agentes etiológicos em diferentes quadros clínicos, fatores associados a patogênese das infecções ainda não estão esclarecidos. Entretanto, sabe-se que a capacidade de formação de biofilmes pode ser responsabilizada como um dos atributos capazes de promover o papel patogênico desses microrganismos. Assim sendo, este estudo se propôs a investigar a capacidade de formação de biofilmes por duas amostras de E. faecium: SS-1274 (derivada da amostra tipo da espécie) e CL-6729 (multirresistente e pertencente a um complexo clonal globalmente disperso). As amostras foram caracterizadas fenotipica e genotipicamente para confirmação da identificação, determinação da susceptibilidade a 17 antimicrobianos, caracterização da concentração mínima inibitória para ampicilina, gentamicina e vancomicina, determinação do genótipo vanA e detecção de genes associados a expressão dos genes asa1, cylA, esp, gelE e hyl. A análise quantitativa da formação por 24h e 72h dos biofilmes foi realizada por metodologia do cristal violeta, em placas de microtitulação de poliestireno. Foram construídas curvas de formação pela avaliação da DO570nm das preparações coradas por cristal violeta em períodos de tempo de 2h a 74h. A influência de subCMIs de ampicilina, gentamicina e vancomicina na formação de biofilmes de E. faecium foi também caracterizada em ensaios de quantificação da biomassa. A presença de DNA e proteínas foi avaliada em ensaios de destacamento e por fluorimetria. A arquitetura, distribuição espacial e reação aos fluorocromos Syto9 e SYPRO Ruby Protein foram evidenciadas por microscopia confocal de varredura a laser. Análises proteômicas através da avaliação por SDS-PAGE e por ESI-Q-TOF também foram empregadas para avaliação de biofilmes versus crescimento planctônico. Nossos resultados demonstraram que a amostra CL-6729 apresentou uma maior biomassa nos tempos analisados. Apesar da menor quantidade de biomassa da amostra SS-1274, o perfil da curva de formação foi semelhante a CL-6729. As análises da matriz por ensaios quantitativos e microscopia confocal revelaram que proteína parece ser um importante constituinte para ambas as amostras, entretanto biofilmes formados na presença de da CMI e durante 24h, parecem sofrer alterações na constituição. Os resultados relativos às espectrometrias de massa sugerem que células de biofilmes de E. faecium podem também estar metabolicamente ativas, devido a identificação de um considerável número de proteínas relacionadas ao metabolismo e divisão celular, similarmente às células planctônicas. No entanto, investigações complementares são necessárias para quantificar as diferenças relacionadas a sua expressão. Foi observado que ambas as amostras independente das variações fenotípicas e genotípicas são capazes de formar biofilmes maduros exibindo constituição e arquitetura similares. Entretanto, nossos resultados sugeriram que cada amostra responde as diferentes situações de acordo com seus determinantes de virulência e resistência.

Biofilmes do conceito teórico à aplicação prática

Embora por facilidade de estudo as bactérias sejam consideradas entidades isoladas, a maioria dos microrganismos persiste em comunidades organizadas denominadas biofilmes. Nesta palestra foram abordados conceitos teóricos de biofilmes e algumas das implicações destes para a saúde dos seres humanos.

Caracterização do papel do gene bola: consequências na motilidade bacteriana e formação de biofilmes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Médica

Biodeterioreção produzida por biofilmes de fungos e cianobactérias nas ruínas jesuíticas das Missões e avaliação do seu controle

As Ruínas das Missões Jesuíticas foram declaradas Patrimônio da Humanidade pela UNESCO em 1984. Nesse trabalho foi estudada a degradação das mesmas usando análises físico-químicas, petrológicas e microbiológicas. Amostras de blocos de arenito e pedra itacurú foram tomadas das ruínas de Santa Ana, Loreto, San Ignacio e Santa María no Nordeste da Argentina. Foram realizados estudos microbiológicos convencionais e de microscopia de varredura eletrônica para determinar a biodiversidade da microflora presente nos biofilmes das superfícies. Uma ampla variedade de microrganismos autotróficos e heterotróficos, principalmente cianobactérias, algas e fungos, foram achados, sendo que, nos sítios menos expostos à luz solar, a biodiversidade foi maior. Foi constatada a mobilização microbiana dos íons Fe e Mn do núcleo das pedras para a periferia, formando uma crosta superficial de óxidos minerais, a qual aumenta a suscetibilidade à degradação. Foram testados no laboratório vernizes protetores com três biocidas em dois veículos diferentes, utilizando-se testes em placa de Petri e em câmara tropical com inóculos de fungos filamentosos e cianobactérias isoladas das pedras degradadas. O biocida Coryna® DF (isotiazolinonas + derivados do benzimidazol) mostrou se mais eficiente contra a mistura de fungos, enquanto que o biocida Preventol® MP 260 (3-iodo-2-propinilbutil carbamato) foi mais ativo contra as cianobactérias. O verniz base solvente sem biocida apresentou ligeira ação inibitória contra fungos.

Diversidade bacteriana em biofilmes de superfícies externas de prédios hitóricos na cidade de Porto Alegre

A preocupação em conservar monumentos históricos tem aumentado a cada dia na comunidade científica, o que tem desencadeado na formação de grupos de pesquisa, os quais se dedicam a estudos de fatores que possam estar levando os monumentos à ruína, e formas de solucioná-los ou minimizá-los. A presença de bactérias em rochas ou em pedras de monumentos históricos tem sido confirmados por vários pesquisadores. Foram estudadas em Porto Alegre quatro igrejas e o gabinete do Vice Governador, todos de importância histórica, utilizando-se de técnicas microbiológicas tradicionais, objetivando avaliar a diversidade bacteriana em prédios de patrimônio em termos de morfologia celular e de desenvolvimento em diferentes meios de cultivo em laboratório. Foi encontrado um grande número de microrganismos em cada biofilme. Muitas bactérias Gram positivas eram do gênero Bacillus. Os isolados identificados com sendo Bacillus spp. se mostraram resistentes a concentrações de sal (NaCl) a 5% e algumas a 10%, indicando sua adaptação a superfícies secas. Este estudo, associado à literatura, indica que há muitos problemas em classificar a diversidade microbiana e que esta deve ser levada em consideração em processos de controle de biodeterioração em prédios.

Formação de biofilmes em diferentes materiais utilizados na indústria de processamento de leite

Biofilmes bacterianos na indústria de alimentos freqüentemente são prejudiciais, uma vez que podem abrigar patógenos e deteriorantes que contaminam os produtos. Este trabalho se propôs a avaliar e correlacionar o papel dos fatores de adesão e da hidrofobicidade na formação de biofilmes em diversos materiais. Leite in natura foi aliquotado em tubos contendo corpos de prova constituídos de vidro, polipropileno, aço inoxidável e pano de algodão e incubados em 10 °C e 25 °C. Após 2 h, 5 h e 8 h de contato, as células não aderidas foram removidas da superfície dos materiais, e as aderidas contadas em PCA. Foram isolados e identificados microrganismos dos biofilmes, sendo verificada a produção de cápsula (coloração com vermelho congo), fímbria (hemaglutinação em placa), hemolisinas (ágar sangue) e proteases (ágar leite). As hidrofobicidades celular e dos materiais foram determinadas pelos testes de agregação com sulfato de amônio e do ângulo do raio da gota séssil, respectivamente. Verificou-se a adesão de consórcios formados por E. coli, S. aureus e B. cereus. Os 103 isolados obtidos pertencem, principalmente, a espécies da família Enterobacteriaceae (46) e do gênero Staphylococcus (45). Na produção de fatores de virulência, 50,4% dos isolados produziram cápsula, 48,5% produziram fímbria, 55,3% hemolisina e 20,3% proteases. Dos microrganismos Gram-positivos e Gram-negativos, 86,6% e 84,4% foram positivos para o teste de hidrofobicidade, respectivamente. O aço inoxidável foi o material mais hidrofóbico testado, seguido por polipropileno e vidro. A temperatura de 25 °C e o polipropileno foram os maiores favorecedores de adesão dos consórcios bacterianos.

Avaliação de produtos naturais no controle de biofilmes formados em sistema dinâmico

The biofilms microbial forms of association are responsible for generating, accelerating and / or induce the process of corrosion. The damage generated in the petroleum industry for this type of corrosion is significatives, representing major investment for your control. The aim of this study was to evaluate such tests antibiograms the effects of extracts of Jatropha curcas and essential oil of Lippia gracilis Schauer on microrganisms isolated from water samples and, thereafter, select the most effective natural product for further evaluation of biofilms formed in dynamic system. Extracts of J. curcas were not efficient on the complete inhibition of microbial growth in tests type antibiogram, and essential oil of L. gracilis Schauer most effective and determined for the other tests. A standard concentration of essential oil of 20 μL was chosen and established for the evaluation of the biofilms and the rate of corrosion. The biocide effect was determined by microbial counts of five types of microorganisms: aerobic bacteria, precipitating iron, total anaerobic, sulphate reducers (BRS) and fungi. The rate of corrosion was measured by loss of mass. Molecular identification and scanning electron microscopy (SEM) were performed. The data showed reduction to zero of the most probable number (MPN) of bacteria precipitating iron and BRS from 115 and 113 minutes of contact, respectively. There was also inhibited in fungi, reducing to zero the rate of colony-forming units (CFU) from 74 minutes of exposure. However, for aerobic and anaerobic bacteria there was no significant difference in the time of exposure to the essential oil, remaining constant. The rate of corrosion was also influenced by the presence of oil. The essential oil of L. gracilis was shown to be potentially effective

Utilização de biofilmes na conservação pós-colheita de morango (Fragaria Ananassa Duch) cv IAC Campinas

O presente trabalho objetivou estudar o uso de biofilmes de fécula de mandioca, na conservação pós-colheita de morango, armazenados em condição ambiente (21ºC; 64,5% UR). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com análise de regressão, com 3 repetições, constituindo dos seguintes tratamentos: testemunha, 1, 2, 3, 4 e 5% de revestimento com biofilme de fécula de mandioca. Foram avaliados 540 frutos durante 10 dias, determinado perda de peso, análise sensorial, aspecto visual (cor e textura). Verificou que houve diminuição da perda de peso nos tratamentos com 1, 2 e 3% de biofilme e aumento de textura, prolongando em até 5 vezes a vida pós-colheita dos frutos. Na análise sensorial não foi detectado sabor e aroma estranho em todos os tratamentos.

Análise fenotípica e molecular da produção de biofilmes por estirpes de staphylococcus aureus isoladas de casos de mastite subclínica bovina

Biofilm formation is considered an advantage for Staphylococcus aureus mastitis isolates, facilitating bacterial persistence in the udder. It requires attachment to mammary epithelium, proliferation and accumulation of cells in multilayers and enclosing in a polymeric matrix known as exopolysaccharide. The objective of this study was to evaluate the ability of Staphylococcus aureus isolated from bovine subclinical mastitis for formation of biofilms. A total of 94 Staphylococcus aureus strains obtained from milk samples of cows suffering from subclinical mastitis in dairy herds on two properties in the state of São Paulo were evaluated. These strains were characterized by in vitro biofilm formation, and by the presence of icaA and icaD genes which are responsible for intercellular adhesion. The results revealed that 98.9% of the isolates produced biofilm in vitro by adherence in sterile 96-well "U" bottom polystyrene tissue culture plates; 95.7% of the isolates possessed the icaA and icaD genes. These bacterial isolates biofilm producers may impair eradication of chronic mastitis, rendering antibiotherapy less effective. The detection of biofilm forming ability in mastitis isolates may provide useful information for more adequate therapeutic regimen and for preventive actions in the control of those bacterial isolates in bovine herds.

Efeitos da terapia fotodinâmica in vitro em biofilmes formados por Candida albicans, Staphylococcus aureus e Streptococcus mutans

Pós-graduação em Biopatologia Bucal - ICT

Efeito da adição de argilas modificadas na estrutura e propriedades funcionais de biofilmes produzidos a base de zeína

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades físico-químicas e mecânicas de biofilmes elaborados a partir de fibra e pó de colágeno

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE