A carregar...
Publicação
Enterococci susceptibility to biocides used in the Biological Isolation and Containment Unit of a Veterinary Teaching Hospital
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.65 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
As bactérias pertencentes ao género Enterococcus são microrganismos gram-positivos ubíquos,
capazes de colonizar não só o trato gastrointestinal de humanos e outros animais, como também o solo,
água e comidas fermentadas, podendo ainda originar infeções oportunistas. Nos últimos anos, têm sido
associados a infeções nosocomiais, verificando-se que Enterococcus faecalis e Enterococcus faecium
são as duas espécies mais frequentemente associadas a este tipo de infeções. A capacidade destas espécies bacterianas para causarem doença está relacionada com a plasticidade do seu genoma, o que lhes
permite adquirir e disseminar determinantes genéticos, e também com a sua elevada capacidade de resistência a um grande número de antibióticos. Enterococcus spp. possuem a capacidade de expressar um
elevado número de fatores de virulência, incluindo proteínas de resposta a stress, toxinas e moléculas da
superfície celular, que lhes permitem estabelecer infeções graves. De facto, estas características fazem
com que as bactérias deste género sejam um dos principais agentes responsáveis por Infeções Adquiridas
em Ambiente Hospitalar (IAAHs), estando frequentemente associadas a infeções do trato urinário, endocardites, e ainda a infeções relacionadas com cateteres ou outros aparelhos implantados.
Para além disto, algumas espécies de Enterococcus também possuem a capacidade de formarem
biofilme, o que aumenta a sua capacidade de sobrevivência em ambientes extremos. Os biofilmes são
comunidades de células bacterianas com aptidão para aderirem facilmente a superfícies, graças à produção de uma matriz hidratada constituída por substâncias exo-poliméricas. A estrutura dos biofilmes bacterianos pode variar entre camadas simples de células bacterianas a estruturas macroscópicas de grande
densidade. Esta variação depende de vários fatores, como a expressão de certos genes, a composição do
substrato ou ainda alterações aleatórias associadas a fatores bióticos e abióticos. Esta característica permite que as células bacterianas promovam o desenvolvimento de infeções no hospedeiro através da colonização de diversos tecidos e da evasão ao sistema imunitário do mesmo. Encontra-se também demonstrado que os agentes antimicrobianos possuem uma maior dificuldade em penetrar a matriz do
biofilme, o que resulta na tolerância destas comunidades bacterianas a estes compostos, e consequentemente ao agravamento e cronicidade das infeções associadas.
Uma forma de se combater as infeções nosocomiais é a aplicação de biocidas ou desinfetantes
nas superfícies de hospitais e outras instalações onde estes microrganismos sejam comuns. Os biocidas
são agentes químicos ou biológicos capazes de eliminar microrganismos potencialmente patogénicos e
que, ao contrário dos antibióticos, não têm um modo de ação específico. Estes antimicrobianos podem
ser utilizados em inúmeras situações, com vista a controlar a carga microbiana presente em ambientes
diversos, incluindo na indústria farmacêutica e em instalações de saúde humana ou veterinária. Contudo,
a presença de bactérias na forma de biofilme pode prejudicar a ação dos biocidas, pois os desinfetantes
têm dificuldade em penetrar a matriz que envolve estas estruturas, não eliminando a totalidade das células bacterianas nelas presentes. Assim, as concentrações de biocidas aplicadas podem não ser letais,
promovendo o desenvolvimento de bactérias com suscetibilidade reduzida a estes agentes, incluindo à
clorexidina.
A clorexidina é um exemplo de biocida utilizado na Unidade Biológica de Isolamento e Contenção da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa. Este desinfetante tem atividade
bacteriostática e bactericida, ligando-se à parede celular bacteriana e causando disrupções a nível do
equilíbrio osmótico, ou levando mesmo à morte celular. Este biocida é utilizado muito frequentemente,
devido ao seu amplo espetro de ação, sendo normalmente aplicado em concentrações entre os 0,5% e os
4%, dependendo da indicação clínica. No entanto, tal como observado relativamente a outros desinfetantes, a capacidade inibitória deste biocida parece diminuir quando na presença de matéria orgânica,
como solo ou sangue. Pouco se sabe sobre os mecanismos que conferem suscetibilidade reduzida à clorexidina em
Enterococcus spp. De acordo com o que se encontra descrito na literatura, a maior parte das espécies
com suscetibilidade reduzida apresenta bombas de efluxo de várias famílias, que expelem as moléculas
do biocida para fora da célula, permitindo a sobrevivência bacteriana. Estas bombas estão muitas vezes
associadas a resistências a vários antimicrobianos, incluindo não só a biocidas, mas também antibióticos.
O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade para permanecer no ambiente de Enterococcus,
incluindo em superfícies, animais e pessoas. Para tal, analisou-se a capacidade de formação de biofilme
de 34 isolados de Enterococcus, obtidos a partir de amostras de superfícies da Unidade Biológica de
Isolamento e Contenção da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Lisboa. Após quantificação com Cristal Violeta, concluiu-se que 82% dos isolados em estudo são produtores de biofilme,
sendo a maioria produtores de baixo nível. Por outro lado, no sentido de avaliar se a capacidade de
permanência no ambiente se encontra associada a uma suscetibilidade reduzida a biocidas, as concentrações mínimas inibitória e bactericida de clorexidina relativamente aos isolados em estudo foram também determinadas, uma vez que este composto é amplamente usado nas instalações onde foram recolhidas as amostras. Estas concentrações foram também determinadas na presença de matéria orgânica de
baixo e alto nível, permitindo constatar que, quanto mais elevado for o nível presente, a matéria orgânica
tem um efeito negativo na atividade da clorexidina. De facto, observou-se um aumento dos valores médios das concentrações mínimas inibitória e bactericida, especialmente na presença de matéria orgânica
de alto nível, com um aumento dos valores médios de 2,2 mg/L para 4,7 mg/L no caso da concentração
mínima inibitória e de 6,3 mg/L para 20,9 mg/L no caso da concentração mínima bactericida. No entanto,
nos ensaios relacionados com matéria orgânica de baixo nível não se observou alteração dos valores
médios da concentração mínima inibitória, apenas havendo um aumento dos valores médios da concentração mínima bactericida, de 6,3 mg/L para 12,0 mg/L. Para terminar, foi avaliada a influência da presença de concentrações sub-inibitórias de clorexidina na expressão génica de biofilmes formados por
um dos isolados em estudo, selecionado com base no seu perfil de resistência. Para tal, a expressão
génica de amostras de biofilme sem qualquer contacto com este biocida e de amostras de biofilme em
contacto com concentrações sub-inibitórias de clorexidina foram analisadas através da técnica RNASeq, tendo-se observado alteração nos níveis de expressão de 99 genes. Foi possível verificar que a
maioria dos genes com níveis de expressão alterados encontra-se envolvidos em processos biológicos
relacionados com transportadores ABC, e também com a entrada de maltose nas células bacterianas.
Os resultados obtidos neste estudo servem para confirmar a grande capacidade de permanência
no ambiente que as bactérias pertencentes ao género Enterococcus possuem. Desde a elevada produção
de biofilme às alterações genéticas que fornecem uma suscetibilidade reduzida a desinfetantes, estas
bactérias possuem uma plasticidade que lhes permite superar fatores de stress que existem em ambientes
extremos. O facto de elevados graus de matéria orgânica permitirem que estes microrganismos sobrevivam em concentrações mais elevadas de clorexidina vem salientar a importância de garantir uma boa
limpeza e desinfeção de todas as áreas de instalações hospitalares que possam encontrar-se contaminadas
por estas bactérias. Sendo um dos principais agentes associados com IAAHs nos últimos anos, Enterococcus spp. podem ser extremamente perigosos se permanecerem não só em superfícies, mas também
se tiverem oportunidade de colonizar os pacientes e trabalhadores que frequentem este tipo de instalações. Mais estudos devem ser desenvolvidos nesta área, de forma a melhor compreender como todos
estes mecanismos se interligam. Sugere-se, por exemplo, a realização de estudos com isolados de outra
espécie, ou ainda com isolados que sejam fortes produtores mais biofilme, de modo a avaliar o efeito
destas variações. Seria também importante avaliar o papel do dissacarídeo maltose na suscetibilidade
reduzida a biocidas, de modo a verificar se este fenómeno é apenas um efeito secundário da ativação e
funcionamento de bombas de efluxo.
Enterococci are microorganisms that colonize the gastrointestinal tract of humans, while also being associated with Hospital-Acquired Infections (HAIs). The capacity of these bacteria to cause disease is related to the plasticity of their genome and to their reduced susceptibility to many antibiotics. Enterococci also form biofilms, which promotes their capacity to survive in extreme environments. One way to fight nosocomial infections is the applications of biocides on hospital facilities, where these microorganisms are common. However, the formation of biofilms by bacteria seems to difficult the action of biocides, which could lead to the use of sublethal concentrations of biocide and to the development of bacteria with reduced susceptibility to antimicrobials. The objective of this work was to evaluate the capacity of enterococci to remain in health-related facilities, like the Biological Isolation and Containment Unit (BICU) of the Veterinary Teaching Hospital of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Lisbon. For this, 34 enterococci isolates were tested for their biofilm-forming capacity and their susceptibility to the biocide chlorhexidine when in the absence and presence of organic matter. The effect of sub-MIC concentrations of chlorhexidine in gene expression of enterococci in the biofilm form was also evaluated. Of the 34 isolates under study, 82% were found to be biofilm producers. In terms of chlorhexidine activity, it decreased in the presence of interfering substances, of low and high level, as seen by an increase in Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) values. Sub-MIC concentrations of this biocide seem to upregulate genes related to ABC transporters in biofilm cells. These results confirm that enterococci are very capable of remaining in the hospital environment, which is dangerous to both humans and animals in there. Further studies are needed to better understand all mechanisms that confer this concerning ability to this bacterial group.
Enterococci are microorganisms that colonize the gastrointestinal tract of humans, while also being associated with Hospital-Acquired Infections (HAIs). The capacity of these bacteria to cause disease is related to the plasticity of their genome and to their reduced susceptibility to many antibiotics. Enterococci also form biofilms, which promotes their capacity to survive in extreme environments. One way to fight nosocomial infections is the applications of biocides on hospital facilities, where these microorganisms are common. However, the formation of biofilms by bacteria seems to difficult the action of biocides, which could lead to the use of sublethal concentrations of biocide and to the development of bacteria with reduced susceptibility to antimicrobials. The objective of this work was to evaluate the capacity of enterococci to remain in health-related facilities, like the Biological Isolation and Containment Unit (BICU) of the Veterinary Teaching Hospital of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Lisbon. For this, 34 enterococci isolates were tested for their biofilm-forming capacity and their susceptibility to the biocide chlorhexidine when in the absence and presence of organic matter. The effect of sub-MIC concentrations of chlorhexidine in gene expression of enterococci in the biofilm form was also evaluated. Of the 34 isolates under study, 82% were found to be biofilm producers. In terms of chlorhexidine activity, it decreased in the presence of interfering substances, of low and high level, as seen by an increase in Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) values. Sub-MIC concentrations of this biocide seem to upregulate genes related to ABC transporters in biofilm cells. These results confirm that enterococci are very capable of remaining in the hospital environment, which is dangerous to both humans and animals in there. Further studies are needed to better understand all mechanisms that confer this concerning ability to this bacterial group.
Descrição
Tese de Mestrado, Microbiologia Aplicada, 2024, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Enterococcus Biocidas Biofilme IAAHs Teses de mestrado - 2024