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TítuloDetermination of the importance of iron acquisition for Staphylococcus epidermidis biofilm survival in human blood
Outro(s) título(s)Determinação da importância da aquisição de ferro para a sobrevivência de biofilmes de Staphylococcus epidermidis em contacto com sangue humano
Autor(es)Soares, Pedro Miguel Oliveira
Orientador(es)Cerca, Nuno
França, Ângela Maria Oliveira Sousa
Palavras-chaveStaphylococcus epidermidis
Biofilms
Human blood
Iron
Gene expression
Ferro
Sangue humano
Expressão genética
Data2015
Resumo(s)Nosocomial infections are a worldwide concern due to their impact on patients’ health and costs to the health care system. The majority of these infections are associated with the use of indwelling medical devices, which serve as scaffold for biofilm formation by bacteria or other microorganisms. Due to its remarkable capability to form biofilms on medical devices, Staphylococcus epidermidis, a commensal bacterium of healthy human skin and mucosae, has emerged as one of major causes of medical devices-associated infections, being particularly associated with vascular catheters. As a consequence, S. epidermidis biofilms are frequently associated with the emergence of bloodstream infections. Nevertheless, the interplay between S. epidermidis biofilms and human blood is poorly understood. Recently it was reported that S. epidermidis biofilms increase the transcription of genes associated with iron utilization when in contact with human blood. Iron is an important element for bacterial growth and low free-iron environments, like human blood, may be detrimental. Hence, in order to determine the importance of iron utilization for S. epidermidis, we have assessed the influence of different iron concentrations on the bacterium growth rate and biofilm formation capacity. In addition, the susceptibility of S. epidermidis biofilms to humans’ blood bactericidal activity and the quantification of the transcription of genes involved in iron detoxification (hssR and hrtA genes) were also addressed. The results obtained showed that the increasing iron concentrations tested had no significantly effect on S. epidermidis growth rate. In contrast, two of the four strains used showed increased biofilm formation capacity in the presence of high concentration of iron (500 μM FeCl3). Interestingly, 32 to 73% of the biofilm cells were able to survive the exposure to human blood. Nevertheless, the transcription of hssR gene was only found significantly increased in one of the strains used (clinical isolate PT11003). Although it was not possible to detect the hrtA gene, it is probably being transcribed since the activation of the hrtAB operon is hssR-dependent. In the future, iron-deprivation experiments should be performed in order to better understand iron utilization in S. epidermidis biofilms.
Nos últimos anos, as infeções nosocomiais têm sido uma fonte crescente de preocupação devido ao seu elevado impacto na qualidade de vida dos pacientes e no orçamento do sistema de saúde. A maioria destas infeções está associada ao uso de dispositivos médicos invasivos, nos quais bactérias e outros microrganismos são capazes de formar biofilmes. Um dos principais agentes etiológicos das infeções associadas ao uso de dispositivos médicos é a bactéria Staphylococcus epidermidis, habitual colonizadora da pele e mucosas humanas saudáveis, que se destaca pela sua notável capacidade para formar biofilme neste tipo de superfícies, particularmente em cateteres vasculares. Uma descoberta recente reportou um aumento na transcrição de genes envolvidos na utilização de ferro por biofilmes de S. epidermidis em contacto com sangue humano. O ferro é um elemento essencial para a sobrevivência e crescimento de microrganismos, e ambientes com quantidades mínimas de ferro disponível na sua forma livre, como o sangue humano, levantam problemas à sobrevivência do microrganismo. Com base nestes factos, e para perceber quão determinante é a aquisição de ferro para a sobrevivência de S. epidermidis, foi analisado o efeito de diferentes concentrações de ferro na taxa de crescimento e formação de biofilme, assim como a quantificação da suscetibilidade dos biofilmes de S. epidermidis ao contacto com sangue humano e da transcrição de genes envolvidos na utilização de ferro (hssR e hrtA). Os resultados obtidos revelaram que as crescentes concentrações de ferro testadas não causaram efeitos significativos na taxa de crescimento de S. epidermidis. Contudo, em duas das estirpes testadas verificou-se, na maior concentração de ferro (500 μM FeCl3), um aumento significativo da formação de biofilme. Após a incubação com sangue humano, 32 a 73 % das células foram capazes de sobreviver, tendo também sido registado um aumento significativo da expressão do gene hssR numa das estirpes (PT11003). Apesar de não ter sido possível detetar o gene hrtA é provável que este esteja a ser expresso, uma vez que o aumento da expressão do hssR promove a transcrição do operão hrtAB. Futuramente, e para perceber melhor o metabolismo do ferro em biofilmes de S. epidermidis, experiências com quantidades residuais ou mesmo na ausência de ferro deverão ser efetuadas.
TipoDissertação de mestrado
DescriçãoDissertação de mestrado em Bioengenharia
URIhttps://hdl.handle.net/1822/41435
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado
CEB - Dissertações de Mestrado / MSc Dissertations

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