Otopathogens: characterization and alternative treatment

Abstract

Otitis media is an inflammatory disease of the middle ear, which comprises 3 main types: Acute Otitis media, Otitis media with Effusion and Chronic Otitis media. This disease affects, especially, children younger than 2 years of age worldwide. Otitis media is a polymicrobial disease, which involves microorganisms, such as Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae, however a co-infection caused by both bacteria and viruses is common in 28% to 70% of the Otitis media cases. In the last years, bacteriophage therapy has emerged, constituting an efficient alternative to fight against antimicrobial resistance and treat middle ear infections, being lytic bacteriophages the best choice in case of therapeutic applications. Multiplex PCR was used to determine the serotypes of different clinical isolates of M. catarrhalis, S. pneumoniae and H. influenzae. M. catarrhalis isolates were classified as serotype A (56%) and the remaining as non-identified (44%). Regarding S. pneumoniae clinical isolates, six pneumococcal serotypes were identified: serotype 1 (11%), serotype 19F (7%) and serotypes 15B/C, 12F/12A/12B, 6A/B and 9N/L with 4% each. More than a half of pneumococcal isolates tested were classified as non-typeable (66%). In what H. influenzae clinical isolates are concerned, 100% of them were non-typeable. All of M. catarrhalis strains were resistant to Ampicillin besides 3.7% and 7.4% of S. pneumoniae clinical isolates were resistant to Moxifloxacin and Levofloxacin, respectively. H. influenzae showed 29.2%, 12.5% and 8.3% of resistant strains to Ampicillin, Amoxicillin-clavulanic acid and Trimethroprim-sulfamethoxazole, respectively. Related to pneumococcal bacteriophages, three lytic ones - Cp-1, Dp-1 and MS1 – that where obtained from the Félix d’Hérelle Reference Centre for Bacterial Viruses - were tested against planktonic bacteria and bacteriophage Cp-1 was considered the most effective, contributing to the immediate bacteria cell lysis of the host strain. Finally, it was possible to verify that none of the clinical isolates of S. pneumoniae was infected by any of the bacteriophages, meaning that these viruses have narrow host ranges and the host strain (R6st) is non-typeable.

A Otite média é uma doença inflamatória do ouvido médio que engloba três tipos principais: Otite média Aguda, Otite média com Efusão e Otite média Crónica. As Otites médias afetam principalmente crianças com menos de 2 anos de idade. As principais bactérias responsáveis por causar Otites médias são: Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae e Haemophilus influenzae, contudo 28% a 70% dos casos de Otites médias devem-se a uma coinfecção causada por bactérias e vírus. Nos últimos anos, a terapia fágica tem vindo a emergir, constituindo uma alternativa promissora contra a resistência antimicrobiana e que permite o tratamento de infeções do ouvido médio, sendo que os fagos virulentos constituem a melhor escolha para fins terapêuticos. Vários isolados clínicos de Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae e Haemophilus influenzae foram serotipados. Os isolados de Moraxella catarrhalis apresentaram maioritariamente serótipo A (56%) e os restantes foram classificados como não tipáveis (44%). Quanto aos isolados clínicos de Streptococcus pneumoniae, foram identificados 6 serótipos: serótipo 1 (11%), serótipo 19F (7%) e os serótipos 15B/C, 12F/12A/12B, 6A/B e 9N/L, cada um com uma percentagem de 4%. Cerca de 66% dos isolados clínicos de Streptococcus pneumoniae foram classificados como não tipáveis. Os isolados de Haemophilus influenzae foram, na sua totalidade, classificados como não tipáveis. Todas as estirpes de M. catarrhalis revelaram ser resistentes à Ampicilina e, quanto aos isolados de S. pneumoniae, 3.7% e 7.4% deles foram resistentes a Moxifloxacina e a Levofloxacina, respetivamente. H. influenzae demonstrou 29.2% de estirpes resistentes a Ampicilina, 12.5% a Amoxicilina-ácido clavulânico e 8.3% a Trimetroprim-sulfametoxazol. Algum trabalho experimental foi também realizado com bacteriófagos de S. pneumoniae: Cp-1, Dp-1 e MS1 que foram obtidos da coleção de Félix d’Hérelle e que foram testados contra bactérias planctónicas, mostrando que o bacteriófago Cp-1 foi o mais eficaz na lise da estirpe hospedeira (R6st), proporcionando uma lise celular bacteriana imediata. Finalmente, foi possível verificar que nenhum dos isolados clínicos de S. pneumoniae foi infetado por nenhum dos bacteriófagos testados, revelando a sua elevada especificidade, bem como o seu reduzido espetro lítico, tendo também em atenção que a estirpe hospedeira é não tipável.