Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/42356
Type: Dissertação
Title: Avaliação in vitro da formação de biofilme de klebsiella pneumoniae em cateteres impregnados com substâncias com atividade antimicrobiana
Authors: Jessica Karine Távora de Sousa
First Advisor: Simone Gonçalves dos Santos
First Co-advisor: Cristina Dutra Vieira
Abstract: Bactérias da espécie Klebsiella pneumoniae são responsáveis por uma série de infecções em pacientes debilitados e imunocomprometidos especialmente aqueles com longos períodos de permanência hospitalar e em uso de dispositivos invasivos. As principais complicações de infecções associadas a cateteres envolvem a colonização pelo micro-organismo e a formação de biofilme. Esta estrutura pode se desprender da superfície abiótica e circular nos fluidos corporais com todas as características de resistência. O uso de cateteres impregnados com antimicrobianos tem sido eficaz na redução de infecções de corrente sanguínea, inibindo a adesão do biofilme. Assim, este estudo buscou avaliar a formação de biofilme de K. pneumoniae em cateteres impregnados com antimicrobianos e antisséptico.Os segmentos dos cateteres venoso central, impregnados com N - acetilcisteína / Levofloxacina (NAC/LEV) e Clorerixidina / sulfadiazina de prata (CHX/SS), foram testados em triplicata contra a amostra de referência de K. pneumoniae ATCC 13883 e uma amostra clínica de K. pneumoniae produtora de carbapenemase (KPC). Os testes de atividade e durabilidade das substâncias antimicrobianas no cateter foram realizados em três, sete, dez, 15 e 30 dias. Os segmentos foram incubados isoladamente em tubos contendo soro humano, em seguida, removidos e avaliados quanto à presença de zonas de inibição pelo teste de disco-difusão. A formação do biofilme nos segmentos foi avaliada por cultura quantitativa e microscopia eletrônica de varredura. O conhecimento da atividade e durabilidade de antimicrobianos nesses dispositivos permitiu avaliar sua efetividade contra a adesão do micro-organismo à superfície abiótica impregnada. A combinação de NAC/LEV obteve maior durabilidade na superfície do cateter do que aquele com CHX/SS, porém, este teve maior eficácia na inibição do biofilme mas com baixa durabilidade. O surgimento de subpopulações resistentes no cateter impregnado com NAC/LEV foi demostrado desde o terceiro dia de incubação do segmento no soro para a amostra clínica. Quanto a presença de zonas de inibição, a amostra clínica teve halo de inibição inferior que a amostra de referência. A microscopia eletrônica confirmou os resultados da cultura quantitativa e mostrou algumas características do biofilme de K. pneumoniae tais como a matriz 6 de exopolissacarídeo - EPS, estruturas que promovem a adesão (curli) a superfície, além de sua organização, em ambas amostras. O soro humano contribui na formação dessa comunidade. A formação de biofilme de K. pneumoniae produtora de carbapenemase pode ocorrer em cateteres impregnados já no terceiro dia, embora o biofilme seja menos espesso. O surgimento de subpopulações resistentes pode comprometer a atividade do cateter e a terapia, tornando um real problema, principalmente quando se considera seu uso clínico em pacientes imunossuprimidos. O presente estudo contribuiu para demostrar que cateteres impregnados com substâncias antimicrobianas possuem atividade limitada ao longo do tempo, podendo variar de acordo com o micro-organismo que coloniza o dispositivo médico. Entretanto maiores estudos são necessários para avaliar as características intrínsecas da estrutura, adaptabilidade do biofilme de K.pneumoniae KPC+ com outros micro-organismos, transferência de genes de resistência e expressão gênica.
Abstract: Klebsiella pneumoniae is responsible for several infections in impaired and immunosuppressed patients, especially those associated with long-term of hospital stay and the use of invasive medical devices. The major implication of this microorganism in catheters - associated infections involve bacterial’ colonization and biofilm formation. Biofilm is a complex structure that could detach from the abiotic surface and circulate in body fluids with their resistance profile. The use of catheters impregnated with antimicrobial substances could effectively reduce blood stream infections, inhibiting microbial adherence and consequently the biofilm formation. This study aims to evaluate in vitro activity of antimicrobial drugs and the effectivity of the central venous catheter impregnated with antimicrobial and antiseptic regarding the biofilm formation and gene expression involved. Fragments of catheter venous central impregnated with N-acetylcysteine / levofloxacin (NAC / LEV) and Chlorhexidine / silver sulfadiazine (CH/SS) were assayed in triplicate against a standard strain K. pneumoniae ATCC 13883 and a clinical isolate of K. pneumoniae carbapenemase – producer. The activity and durability of antimicrobial substances on catheter’s surface were tested in three, seven, ten, 15 and 30 days. The catheters were separately in tubes containing human serum. After that, they were removed and the sizes of the zones of inhibition evaluated using a modified Kirby-Bauer Disk diffusion test. In vitro biofilm colonization was assessed by quantitative culture and scanning electron microscopy. The knowledge of the activity and durability of antimicrobials in these devices allowed to evaluate their effectiveness against the adhesion of the microorganism to the impregnated abiotic surface. The NAC / LEV impregnated catheter obtained longer durability than the CH/SS catheter, but the second catheter was more effective in inhibiting biofilm but with low durability. The emergence of resistant subpopulations in the NAC / LEV impregnated catheter was demonstrated to the clinical isolated from the third day of segment incubation in the serum. As for the presence of zones of inhibition, the clinical isolated had lower inhibition halo than the reference sample. Scanning electron microscopy confirmed the results of the quantitative culture and showed 8 some features of the K. pneumoniae biofilm such as the exopolysaccharide matrix - EPS, structures that promote the adhesion (curli) to the surface, besides its organization, in both samples. Human serum contributed to the formation of this community. Biofilm formation of carbapenemase-producing K. pneumoniae can occur on catheters impregnated as early as third day, although the biofilm is less thick. The emergence of resistant subpopulations can compromise catheter activity and therapy, becoming a real problem, especially when considering its clinical use in immunosuppressed patients. The present study contributed to demonstrate that impregnated catheters have limited antimicrobial activity over time and may vary according to the microorganism that colonizes the medical device. However, more studies are needed to evaluate the intrinsic features of the structure, the mechanism of adaptability K.pneumoniae KPC+ biofilm to other microorganisms, transfer of resistance genes and gene expression.
Subject: Microbiologia
Klebsiella pneumoniae
Biofilmes
Cateteres
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/42356
Issue Date: 27-Jan-2017
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