Análise dos processos de formação de biofilme e interação de Escherichia coli produtora de toxina Shiga com superfícies bióticas e abióticas.

Abstract

A capacidade de formacao de biofilme a superficies abioticas (poliestireno e vidro) e interacao a celulas eucarioticas de origem humana (HeLa, Caco-2 e T84) foi avaliada em um conjunto de amostras de Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC) O157 (n=11) e nao-O157 (n=8) assim como em tres amostras O157, desprovidas desta toxina, isoladas do couro e carcacas de bovinos. Adicionalmente, a presenca de sequencias geneticas associadas a fimbrias curli (csgA e crl ), fimbria do tipo 1 (F1) (fimH ), celulose (bscA), proteinas autotransportadoras EhaA (ehaAα e ehaβ), Sab (sab), Cah (cah) e Antigeno 43 (Ag43) (flu) foi pesquisada em todas as amostras, assim como a expressao destes genes foi avaliada nas amostras STEC formadoras de biofilme. A caracterizacao genotipica demonstrou que todas as amostras carreavam os genes pesquisados, com excecao de sab e flu que foram identificados, respectivamente, em uma e oito das amostras nao-O157. Quatro amostras STEC O157 e duas nao-O157 foram capazes de formar biofilme em vidro porem, apenas uma das amostras STEC O157 tambem formou biofilme na superficie de poliestireno. Ensaios de RT-PCR demonstraram que a expressao dos genes avaliados foi comum dentre as amostras formadoras de biofilme com excecao dos genes ehaAα, cah e flu. De modo geral, a presenca de curli, F1 e celulose nao foi identificada dentre as amostras O157, atraves de ensaios fenotipicos, exceto por uma amostra que expressou celulose. Por outro lado, no conjunto de amostras nao-O157, a frequencia detectada foi de 50%, 87% e 87%, respectivamente. Vinte amostras apresentaram capacidade de aderencia a celulas HeLa, sendo que o padrao de aderencia localizada-like ocorreu em todas as amostras O157, enquanto dentre as nao-O157, prevaleceu o padrao de aderencia difusa (75 %). Dentre as amostras aderentes, padroes mistos com ocorrencia de aderencia agregativa foram observados em uma amostra O157 e em tres amostras nao-O157. Nos ensaios de invasao realizados em celulas Caco-2 nao-diferenciadas, apenas cinco amostras, todas STEC O157, apresentaram potencial invasor. Quando estas amostras foram submetidas a ensaios em celulas Caco-2 e T84 diferenciadas, observou-se que apenas tres (60%) e quatro (80%) amostras, respectivamente, apresentaram potencial de invasao. Duas amostras STEC (O157:H7 e O105:H18) que apresentaram elevada capacidade de formacao de biofilme em superficies abioticas foram selecionadas para avaliacao da habilidade de interagir com folhas de ruculas (Eruca sativa). Adicionalmente, ensaios de recombinacao homologa, utilizando o sistema Lambda Red, foram empregados para avaliar a participacao do flagelo e das proteinas Cah, Sab e Ag43 nas interacoes destas amostras com diferentes superficies. A delecao do flagelo reduziu a capacidade de interacao da amostra O157 com todas as superficies avaliadas, com excecao de folhas de rucula. Assim como a delecao de Cah na amostra O157 reduziu sua habilidade de aderir e invadir celulas humanas. Entretanto, a ausencia desta proteina provocou aumento na interacao com superficies abioticas e vegetal. A delecao de Sab na amostra O105 reduziu a capacidade de interacao com a maioria das superficies, com excecao da aderencia a celulas HeLa e ao vidro. Alem disso, a delecao de sab provocou um aumento no potencial invasor a celulas Caco-2. A ausencia do gene flu na amostra O105 reduziu drasticamente a habilidade da cepa de interagir com as superficies avaliadas, em especial, a capacidade de interacao com a superficie vegetal. Foi possivel observar que, dependendo da superficie analisada, algumas das alteracoes no genoma das cepas STEC O157 e O105 levaram a ocorrencia de mecanismos compensatorios os quais promoveram maior capacidade de interacao. Em conjunto, os dados obtidos demonstram que a expressao de estruturas associadas a aderencia e formacao de biofilme por amostras STEC varia de acordo com a superficie com a qual estas amostras estejam interagindo. Tambem foi possivel determinar que para este grupo de amostras, nao existiu correlacao entre interacao com superficies bioticas e a capacidade de formar biofilme em superficies abioticas. A ocorrencia de amostras STEC isoladas de fezes ou da carcaca de bovinos capazes de formar biofilme em superficies abioticas e vegetal, de aderir e invadir celulas humanas ressalta uma importante habilidade deste patogeno persistir no ambiente e interagir com o hospedeiro.