Caracterização de bacteriófagos de Proteus mirabilis e avaliação da sua eficácia em biofilmes

Abstract

As infeções urinárias associadas a cateteres são bastante comuns em pacientes com longos períodos de cateterização urinária. Estas ocorrem devido a incrustações e obstruções dos cateteres por cristais e biofilmes microbianos, sendo a bactéria Proteus mirabilis uma das mais problemáticas. A utilização de bacteriófagos no combate a infeções bacterianas é vantajosa devido à sua especificidade, não destruindo bactérias da flora natural do hospedeiro. Este trabalho descreve a caracterização de dois novos fagos de P. mirabilis, vB_PmiP_CEB5460 e vB_PmiM_CEB5461, e a avaliação da sua capacidade de adsorção ao silicone, uma superfície polimérica recorrentemente utilizada na cateterização. Posteriormente, foi avaliado o efeito das superfícies revestidas com fago na prevenção da formação de biofilmes pela espécie P. mirabilis. Os fagos vB_PmiP_CEB5460 e vB_PmiM_CEB5461 apresentam características morfológicas diferentes e mostraram-se específicos para esta espécie. Os dois fagos possuem um espetro lítico alargado sendo o do fago vB_PmiM_CEB5461 ligeiramente superior. Verificou-se que o revestimento de superfícies de silicone com partículas fágicas não compromete a viabilidade dos fagos. A não funcionalização prévia da superfície resultou numa maior concentração de fagos na superfície, em particular do fago vB_PmiP_CEB5460, e também num revestimento mais estável. Estirpes de P. mirabilis com elevada capacidade de formação de biofilme foram usadas em ensaios de prevenção da formação de biofilme, tendo-se avaliado a eficácia dos fagos utilizando dois modelos diferentes (estático e contínuo). Em modelo estático foi observada uma ligeira redução, em especial após 48 horas de formação de biofilme. Já em modelo contínuo, apesar de ser visível uma tendência para a redução da população viável do biofilme, não foram observadas reduções estatisticamente significativas. Os resultados desta tese mostram que o revestimento de superfícies com fagos pode ter algum efeito preventivo na formação de biofilme; no entanto, novos estudos devem ser feitos em condições dinâmicas para aferir o verdadeiro potencial desta abordagem.

Catheter-associated urinary tract infections are common complications in patients with long periods of urinary catheterization. These infections occur due to the adhesion of pathogenic microorganism that can form crystalline biofilms eventually lead to the catheter obstruction. Proteus mirabilis is one of the most problematic bacteria. The use of bacteriophages to fight bacterial infections has shown some advantages, mostly due to their specificity, which allow a precise attack of the target bacteria, leaving the natural flora unharmed. This work describes the characterization of two recently isolated P. mirabilis phages, vB_PmiP_CEB5460 and vB_PmiM_CEB5461, in terms of their adsorption capacity to silicone, a polymeric surface commonly used in catheterization. Afterwards, the effect of phage-coated surfaces in the prevention of biofilm formation was evaluated. The phages vB_PmiP_CEB5460 and vB_PmiM_CEB5461 presented different plaque morphologies and were specific for this species. Although both phages presented good lytic spectrums, vB_PmiM_CEB5461 has shown a broader one. The coating of silicone surfaces with phage particles was possible without compromising the viability of the phages. The adsorption of phages to non-functionalized surfaces led to higher concentrations of particles on the surfaces and to a more stable coating, in particular for the phage vB_PmiP_CEB5460. Biofilm prevention assays on silicon surfaces coated with phages were carried out with P. mirabilis strains showing high ability to form biofilms. The efficacy of phage-coated surfaces was tested using a static and a dynamic model. In the static model a slight reduction was observed, especially after 48 hours of biofilm formation. In the continuous model, a slight effect was visible in the biofilm viable population, but no significant reductions were observed. These results have provided some evidences on the value of phage-coated surfaces for the control of biofilm formation, but further studies might be done on dynamic conditions to prove the true potential of this approach.