Interações de Cutibacterium acnes e Staphylococcus coagulase-negativa na formação de biofilmes polimicrobianos : implicações para infecções relacionadas a dispositivos médicos - Reviello, Juliana da Silva (UFRJ, 2023)
[PT] Staphylococcus spp. e Cutibacterium acnes são comumente encontrados na microbiota da pele humana e frequentemente associados a infecções oportunistas. O co-isolamento de C. acnes com outras espécies de bactérias, incluindo espécies do gênero Staphylococcus, tem sido observado em infecções relacionadas a próteses. Os biofilmes bacterianos contribuem para essas infecções, causando complicações que podem exigir intervenção cirúrgica e tratamento antimicrobiano agressivo. Neste trabalho buscamos analisar as interações interespécies entre Staphylococcus spp. e C. acnes em um biofilme polimicrobiano sob condições anaeróbicas. Observamos que culturas mistas de S. lugdunensis ou S. hominis com C. acnes apresentaram aumento significativo na formação de biofilme em superfícies de poliestireno e titânio. Este fenômeno foi avaliado com diversas cepas das espécies de S. lugdunensis e S. hominis, através de técnicas de coloração da matriz extracelular com Safranina, contagem das colônias das espécies presentes no biofilme, por microscopia de varredura e microscopia confocal. Este fenótipo não foi observado com outras espécies de Staphylococcus, como, S. epidermidis, S. capitis, S. haemolyticus, S. warneri e S. saprophyticus. O fenótipo observado no biofilme polimicrobiano formado por S. lugdunensis e C. acnes não pôde ser restaurado com a adição de sobrenadante de uma das espécies sobre a outra. Os dados também indicaram que C. acnes precisava estar metabolicamente ativo para que o biofilme robusto fosse formado com S. lugdunensis. A contagem de colônias proveniente do biofilme monomicrobiano e polimicrobiano para cada bactéria exibiu resultados semelhantes.Através de microscopia confocal pudemos observar que apesar de S. hominis e S. lugdunensis, ambos, apresentarem o mesmo efeito de hiperprodução de biofilme quando em um biofilme polimicrobiano com C. acnes, seus biofilmes apresentam padrões diferentes quanto a espessura, distribuição e rugosidade. A análise do transcriptoma por RNASeq revelou genes que são diferencialmente regulados em S. lugdunensis em resposta à presença de C. acnes em biofilme polimicrobiano. Assim, concluímos que a co-colonização de dispositivos médicos por C. acnes é benéfica para a maior formação de biofilme de S. lugdunensis e S. hominis tanto em superfícies de poliestireno, como titânio, e que para tal fenômeno ocorrer as espécies devem estar metabolicamente ativas. A alteração da expressão gênica de S. lugdunensis em resposta a esta interação observada pode futuramente ajudar a estabelecer possíveis mecanismos envolvidos neste fenômeno. Entender como bactérias se beneficiam do crescimento em biofilme polimicrobiano poderá auxiliar no combate de infecções relacionados a dispositivos médicos.[EN] Staphylococcus spp. and Cutibacterium acnes are commonly found in the human skin microbiota and are frequently associated with opportunistic infections. Co-isolation of C. acnes with other species of bacteria, including Staphylococcus spp., from prosthetics-related infections is common. Bacterial biofilms contribute to these infections, causing complications that may require surgical intervention and aggressive antimicrobial treatment. Here, we analyzed inter-species interactions between Staphylococcus spp. and C. acnes in a polymicrobial biofilm under anaerobic conditions. We observed that mixed cultures of either S. lugdunensis or S. hominis with C. acnes presented significant more biofilm formation on polystyrene and titanium surfaces. This phenomenon was evaluated with several strains of the S. lugdunensis and S. hominis, using safranin staining of the extracellular matrix, counting of the colonies of the species present in the biofilm, by scanning microscopy and confocal microscopy. This phenotype was not observed with other Staphylococcus species, including, S. epidermidis, S. capitis, S. haemolyticus, S. warneri and S. saprophyticus. The phenotype seen in the polymicrobial biofilm formed with S. lugdunensis and C. acnes could not be restored with the addition of supernatant of either species on the other. Data also indicated that C. acnes needed to be alive for the robust biofilm to be formed with S. lugdunensis. The colony counting from both monomicrobial and polymicrobial biofilms for each bacterium exhibited similar results.Through confocal microscopy, we were able to observe that although S. hominis and S. lugdunensis both exhibit the same effect of hyperproduction of biofilm when in a polymicrobial biofilm with C. acnes, their biofilms present different patterns regarding thickness, distribution, and roughness. Transcriptome analysis by RNASeq revealed that several genes are differentially regulated in S. lugdunensis in response to the presence of C. acnes in polymicrobial biofilm. Thus, we conclude that the co-colonization of medical devices by C. acnes is beneficial for stronger biofilm formation of S. lugdunensis and S. hominis on both polystyrene and titanium surfaces, and that for this phenomenon to occur, the species must be metabolically active. Alteration of gene expression in S. lugdunensis in response to this observed interaction may in the future help to establish possible mechanisms involved in this phenomenon. Understanding how bacteria benefit from growing in polymicrobial biofilms could help fight infections related to prostheses and medical devices.