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Title in Portuguese: Impregnação de cateteres urinários com moduladores de quorum sensing e inibidor de bombas de efluxo para inibição de biofilmes bacterianos associados a infecção do trato urinário
Title: Impregnation of urinary catheters with quorum sensing modulators and efflux pump inhibitor to inhibit bacterial biofilms associated with urinary tract infection
Author: Amando, Bruno Rocha
Advisor(s): Maia, Débora Castelo Branco de Souza Collares
Keywords: Biofilmes
Enterobacteriaceae
Curcumina
Clorpromazina
Issue Date: 17-Dec-2018
Citation: AMANDO, B. R. Impregnação de cateteres urinários com moduladores de quorum sensing e inibidor de bombas de efluxo para inibição de biofilmes bacterianos associados a infecção do trato urinário.2018.88 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Médica) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: A infecção do trato urinário representa 40% das infecções relacionadas à assistência à saúde, sendo o uso de dispositivos médicos um importante fator de risco para a sua ocorrência. A impregnação de cateteres urinários com antimicrobianos apresenta bons resultados, mas pode promover a pressão seletiva nos micro-organismos. Com isso, o uso de moduladores de quorum sensing e de inibidores de bomba de efluxo pode ser uma estratégia eficaz para combater a formação de biofilmes em cateteres, sem causar pressão seletiva. O objetivo desse trabalho foi avaliar a ação in vitro dos moduladores de quorum sensing curcumina (CUR) e furaneol (FUR) e do inibidor de bomba de efluxo clorpromazina (CPZ), impregnados em cateteres vesicais de demora, sobre a formação de biofilmes por bactérias associadas à infecção do trato urinário. Foram utilizados 18 isolados (6 Escherichia coli, 6 Klebsiella pneumoniae e 6 Proteus mirabilis), que foram avaliados quanto à sensibilidade, na forma planctônica, aos compostos, pela técnica de microdiluição em caldo. Em seguida, os compostos foram testados em diferentes concentrações sobre a formação de biofilmes e sobre biofilmes maduros. Posteriormente, os cateteres foram impregnados com soluções contendo CUR (1024 µM), FUR (10000 µM) ou CPZ (400 µg/mL) e o efeito da impregnação foi avaliado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A avaliação da formação de biofilmes nesses cateteres foi realizada por meio da contagem de ufc e os biofilmes foram avaliados por microscopia confocal. Por fim, o efeito da ciprofloxacina e do meropenem, foi avaliado em ensaios com cateteres impregnados, ou não, com CPZ. A CUR e FUR não apresentaram atividade inibitória sobre os uropatógenos, porém, a CPZ apresentou CIMs variando de 39,06 a 625 µg/mL. A CUR e a CPZ inibiram (P<0,05) a formação de biofilmes in vitro. O sistema de energia dispersiva associado a microscopia eletrônica de varredura, demonstrou a efetiva impregnação dos cateteres com CUR, FUR e CPZ. Entretanto, somente os cateteres impregnados com CPZ inibiram (P<0,05) a formação de biofilmes por todas as espécies. A microscopia confocal demonstrou biofilmes robustos em cateteres não impregnados e uma redução ou ausência, em alguns casos, de biofilmes em cateteres impregnados com CPZ. Finalmente, a ciprofloxacina e o meropenem potencializaram a inibição da formação de biofilmes (P<0,05) em cateteres impregnados com CPZ. Assim, conclui-se que a impregnação de cateteres com o inibidor de bombas de efluxo CPZ pode ser uma estratégia promissora para a prevenção de infecções urinárias associadas ao uso de dispositivos médicos.
Abstract: Urinary tract infection accounts for 40% of healthcare-related infections and the use of medical devices is an important risk factor for its occurrence. The impregnation with antimicrobial urinary catheters presents good results, but promotes the selective pressure on microorganisms. Thus, the use of quorum sensing modulators and efflux pump inhibitors can be an effective strategy to combat biofilm formation in catheters without causing selective pressure. The objective of this study was to evaluate the in vitro effect of quorum modulators sensing curcumin (CUR) and furaneol (RUF) and the chlorpromazine efflux pump inhibitor (CPZ) impregnated in delay catheters on the formation of biofilms by bacteria associated to urinary tract infection. 18 isolates were used (6 Escherichia coli, 6 Klebsiella pneumoniae and 6 Proteus mirabilis), which were evaluated for sensitivity in the planktonic form, the compounds, by broth microdilution technique. Then the compounds were tested at different concentrations on biofilm formation and on mature biofilms. Subsequently, the catheters were impregnated with solutions containing CUR (1,024 μM), FUR (10,000 μM) or CPZ (400 μg/ml) and the impregnation was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The evaluation of the formation of biofilms in these catheters was performed by counting CFU and the biofilms were evaluated by confocal microscopy. Finally, the effect of ciprofloxacin and meropenem was evaluated in assays with catheters impregnated or not with CPZ. The CUR and FUR didn’t present inhibitory activity on uropathogens, however, the CPZ had MICs ranging from 39.06 to 625 μg/mL. Cur and CPZ inhibited (P <0.05) in vitro biofilm formation. The dispersive energy system associated with scanning electron microscopy demonstrated the effective impregnation of the catheters with CUR, FUR and CPZ. However, only the CPZ-impregnated catheters inhibited (P <0.05) the formation of biofilms by all species. Confocal microscopy demonstrated robust biofilms on non-impregnated catheters and a reduction or absence, in some cases, of biofilms on CPZ-impregnated catheters. Finally, ciprofloxacin and meropenem potentiated the inhibition of biofilm formation (P <0.05) in CPZ-impregnated catheters. Thus, it is concluded that catheter impregnation with the CPZ efflux pump inhibitor may be a promising strategy for the prevention of urinary infections associated with the use of medical devices.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50226
metadata.dc.type: Dissertação
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