Resposta adaptativa e efeitos das substâncias oxidantes - K2TeO3, H2O2 e paraquate - na produção de biofilme de amostras de Corynebacterium diphtheriae isolados de origens diversas

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas.

Diphtheria is a disease it could be preventable by immunization although remains endemic in many regions of the world. Besides the classical cases of diphtheria, invasive diseases such as endocarditis, osteomyelitis, pneumonia and catheter-related infections, has affected adults partially immunized. The multifactorial nature of virulence factors that promote biofilm formation and survival in macrophages have been shown to Corynebacterium diphtheriae. However, few are the studies that investigated the influence of environmental conditions on the virulence of the pathogen. Since oxidants are capable of generating free radicals lead to oxidative stress and, consequently, may result in adaptive response and influence in biofilm formation and bacterial virulence, this study aimed to evaluate the effects of hydrogen peroxide (H2O2), paraquat and potassium tellurite (K2TeO3) in biological properties of strains of C. diphtheriae of different origins. The results show that the strains of C. diphtheriae showed levels of resistance K2TeO3, H2O2 and paraquat, but in varying intensities and independent production capacity of diphtheria toxin. Some samples, toxigenic or non-toxigenic, isolated respiratory tract demonstrated adaptive response to H2O2 passing thus expressing increased resistance after exposure prior to said oxidizing agent. C. diphtheriae seemed not display adaptive responses to K2TeO3 and paraquat. C. diphtheriae was able to produce biofilm on the surface of substrates abiotic hydrophilic in nature (glass) and hydrophobic (polystyrene) in the presence of oxidizing agents - K2TeO3, H2O2 and paraquat. The presence of oxidizing agents influence the biofilm formation of some samples.The paraquat inhibited the production of biofilm from all samples. The sample TR241 had inhibited the production of biofilm in the presence of oxidizing agents three analyzed. Moreover, the presence of H2O2 and K2TeO3 stimulated biofilm production of some samples. For all samples C. diphtheriae tested, independent of the origins and biotypes production capacity of diphtheria toxin, molecular assays indicated the presence of chromosomal gene sequences homologous to genes involved in tellurite resistance and protection against oxidative stress present in other bacterial species, genes encoding protein DIP 0906 (Ter) and protein DIP 1421 (oxyR). No correlation was observed susceptibility and adaptive response to oxidants with different biological activities bacterial: origin, isolation site, production of diphtheria toxin, sucrose metabolism and biofilm production. In conclusion, oxidative stress was able to influence virulence factors of C. diphtheriae, as the capacity of production of biofilm, which may be contributing to the pathogenesis of diphtheria classical as well as invasive disease caused by strains non-toxigenic.