Ecofago 017 atua na prevenção e degradação de biofilme de Escherichia coli

Abstract

As bactérias são comumente encontradas aderidas a superfícies formando comunidades microbianas densas chamadas biofilmes. A formação do biofilme tem sido documentada como estratégia de sobrevivência dos micro-organismos conferindo resistência a antimicrobianos, desinfetantes, biocidas e ao sistema imune do hospedeiro. O objetivo deste trabalho foi investigar a capacidade do bacteriófago lítico Ecofago 017 em prevenir a formação de biofilme por Escherichia coli e degradar biofilmes já estabelecidos. As condições de crescimento e desenvolvimento de biofilmes foram avaliadas e padronizadas. Diferentes concentrações de fagos foram testadas a fim de definir as melhores para prevenção da formação de biofilme e para degradação de biofilmes estabelecidos. Análises por Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Confocal foram realizadas para dar suporte a tais resultados. Observamos que cepas de E. coli 30 formaram biofilme na interface líquido-ar nas condições testadas, com maior produção após 48 h. Os experimentos de prevenção e degradação revelaram que praticamente todas as concentrações do bacteriófago Ecofago 017 reduziram tanto o crescimento bacteriano, quanto a quantidade de biofilme formado. A dose mínima capaz de reduzir significativamente o biofilme foi 102 UFP/mL (Multiplicidade de infecção, MOI, de 10-5), bem inferior a descrita na literatura. Os experimentos de degradação exibiram redução de até 85% na massa do biofilme após exposição ao fago, sugerindo que este é capaz de reduzir significativamente biofilmes já estabelecidos de E. coli 30 e indicando sua habilidade em acessar o biofilme e infectar bactérias em seu interior, causando morte celular. Portanto, os resultados indicam que o Ecofago 017 pode ser usado tanto para reduzir a fixação bacteriana quanto para lisar células associadas a biofilmes de E. coli, gerando potenciais aplicabilidades biotecnológicas para este fago.

The bacteria are usually found attached to surfaces forming dense microbial communities called biofilms. The formation of biofilms has been documented as a survival strategy of microorganisms conferring resistance to antibiotics, disinfectants, biocides and the host immune system. The aim of this study at investigating the ability of the lytic bacteriophage Ecofago 017 to prevent the biofilm formation by Escherichia coli and degrade established biofilms. The conditions for growth and development of biofilms were evaluated and standardized. Different concentrations of phage were tested to define the optimal to prevention of biofilm formation and degradation. Analysis by Scanning Electron Microscopy and Confocal Microscopy was performed to support these results. We observed that strains of E. coli 30 biofilm have formed in air-liquid interface in the conditions tested, with higher production after 48 h. The experiments showed that virtually all concentrations of bacteriophage Ecophage 017 reduced both bacterial growths, as the amount of biofilm formed. The minimum dose able to significantly reduce the biofilm was 10 2 PFU / mL (Multiplicity of infection, MOI, 10-5), lower than described in literature. Experiments of degradation showed up to 85% reduction in biofilm mass after exposure to the phage, suggesting this is able to significantly reduce established E. coli 30 biofilms, indicating its ability to access and infect bacteria on the inside, causing cell death. Therefore the results show that the Ecophage 017 could be used both to reduce the fixing as to lyse bacterial cells associated with biofilms, generating biotechnological potential applicabilities to this phage.