Influência de antimicrobianos, concentrações de glicose e variações de pH na produção de biofilmes por isolados de Escherichia coli obtidos de mastite bovina

Abstract

Escherichia coli é um micro-organismo de origem ambiental altamente adaptativo e sua habilidade em formar biofilmes em determinadas condições pode ser fundamental para sua resistência a tratamentos da mastite com antimicrobianos. Estudou-se 27 isolados de E. coli produtores de biofilmes obtidos de leite mastítico. Os isolados foram submetidos a testes de sensibilidade a antimicrobianos usados no tratamento da mastite, tanto para as células planctônicas, por meio da avaliação da concentração mínima inibitória CMI quanto para as sésseis, pela avaliação da concentração mínima de erradicação de biofilmes - CMEB. Todos os isolados foram cultivados em meios mínimos contendo diferentes valores de pH e concentrações de glicose visando investigar a influência desses fatores na produção de biofilmes. De mesmo modo submeteu-se os isolados às CMI para verificar a possível indução dessas concentrações na produção dos biofilmes. Foram escolhidos quatro isolados, grandes e fracos produtores de biofilmes, para serem analisados por microscopia eletrônica de varredura MEV. Os resultados obtidos revelaram uma alta taxa de sensibilidade, confirmada pela avaliação da CMI, na qual apenas quatro (14,8%) isolados obtiveram valores da CMI elevados, variando de 4 a 10 &#956;g/mL, sendo classificados como resistentes. Entretanto, para os demais isolados (85,2%) os valores foram menores, variando de 0,125 a 2 &#956;g/mL, classificados como sensíveis. A avaliação de CMEB indicou que a concentração dos antimicrobianos necessária para eliminar as células sésseis variou de 100 &#956;g/mL a 500 &#956;g/mL. Gentamicina e enrofloxacina foram indutores da produção de biofilmes, respectivamente nas concentrações de 0,0312 e 0,0125 &#956;g/mL. Os valores de CMEB foram significativamente maiores nos isolados grandes e moderados produtores de biofilmes em relação aos isolados fraco produtores biofilmes (p < 0,001). Não houve correlação entre os valores de CMEB e CMI (p > 0,05). A produção de biofilmes foi maior (p < 0,001) nos meios mínimos com pouca disponibilidade de glicose (0,5%) e valores de pH mais distantes da neutralidade (pH 5,5 e 8,5) em relação aos meios mínimos ricos em glicose (2,5% e 3,5%) e com valores de pH próximos da neutralidade (pH 6,5 e 7,5). A presença dos biofilmes foi confirmada nos isolados submetidos à MEV por meio da visualização de células aderidas e da presença de matriz extracelular, caracterizando a arquitetura dos biofilmes. O conhecimento das condições da produção de biofilmes em isolados de E. coli causadores de mastite é uma importante ferramenta para se estabelecer estratégias de controle e tratamentos mais eficientes.

Escherichia coli is a microorganism of environmental origin highly adaptive and its ability to form biofilms under certain conditions may be critical for their resistance to antimicrobial treatments, which makes E. coli an important causative agent of mastitis. We studied 27 isolates of E. coli producing biofilms obtained from clinical mastitis belong to the collection of the Federal University of Viçosa. The isolates were tested for sensitivity to antibiotics used to treat mastitis, both for planktonic cells, by assessing the minimal inhibitory concentration - MIC as for the sessile, assessing the minimal biofilm eradication concentration - MBEC. In addition, all isolates were grown in minimal media containing different pH values and glucose concentrations and to assess the influence of these factors in producing biofilms. Similarly underwent the isolates at concentrations of antimicrobial sub-inhibitory to verify the possible induction of these doses on the formation of biofilms. Four isolates were chosen, large and weak biofilm producers, to be analyzed by scanning electron microscopy - SEM. The results revealed a high rate of sensitivity, confirmed by the evaluation of MIC, in which only four (14.8%) isolates had high MIC values ranging from 4 to 10 &#956;g / mL and were classified as resistant. However, for the remaining isolates (85.2%) were lower, ranging from 0.125 to 2 &#956;g/mL classified as sensitive. The evaluation of MBEC indicated that the concentration of antibiotic required to eliminate the sessile cells ranged from the 100 &#956;g/mL 500 &#956;g/mL. Gentamicin and enrofloxacin were possible inducers of biofilm formation, respectively, at 0.0312 and 0.0125 &#956;g / mL. MBEC values were significantly higher in isolated large and moderate-producing biofilms in relation to isolated weak biofilm producers (p < 0.001). There was no correlation between the values of MCEC and MIC (p > 0.05). The biofilm production was higher (p < 0.001) in minimal media with limited glucose (0.5%) and pH values further away from neutrality (pH 5.5 and pH 8, 5) in relation to the minimum means-rich glucose (2,5% and 3.5%) and pH close to neutrality (pH 6.5 and 7,5). The presence of biofilms was confirmed in isolates submitted to the SEM, through visualization of adhered cells and the presence of exopolysaccharides, characterizing the typical architecture of biofilms. The knowledge of the characteristics of biofilm production in isolates of E. coli causing mastitis is an important tool for establishing more efficient treatment strategies.