Isolamento e caracterização de bacteriófagos oriundos de amostras bacteriológicas de feridas crônicas humanas para fins de controle de Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Pseudomonas aeruginosa têm relevância clínica notável como uma bactéria frequentemente presente na colonização de feridas crônicas. O controle dessa bactéria é desafiador devido aos seus mecanismos de virulência e resistência a múltiplos medicamentos. Bacteriófagos têm demonstrado significativo potencial biotecnológico como alternativas e sinergistas aos tratamentos convencionais, sendo capazes de causar lise das células bacterianas, além de atuarem em biofilmes e tecidos pouco vascularizados, comuns em feridas crônicas. Este estudo teve como objetivo isolar e caracterizar morfologicamente por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) bacteriófagos oriundos de amostras bacteriológicas de feridas crônicas humanas, bem como avaliar sua tolerância a variações de temperatura e pH e sua capacidade lítica in vitro. Infecções in vitro foram induzidas por meio da técnica de duplo de ágar. Como resultado, foram obtidos 19 fagos de P. aeruginosa. Estes foram titulados e tiveram seu perfil lítico analisado quanto à morfologia das placas de lise. Os fagos (BPA1, PBPA1, PBPA2, TPA2, TPA5 e SPA2) foram selecionados para testes de tolerância a diferentes pHs (3,0; 7,4 [controle]; 8,9; e 11,0) durante 18 horas, e temperaturas (4 °C [controle], 45 °C e 60 °C) durante 1 hora. Os resultados não indicaram diferenças significativas entre os grupos testados e os controles (p>0,05), evidenciando a alta tolerância desses seis bacteriófagos às variações avaliadas. Estes seis isolados foram caracterizados morfologicamente por MET, revelando a presença de membros da classe Caudoviricetes e agregados fágicos. O isolado PBPA1 foi avaliado quanto a capacidade de inibição do crescimento de P. aeruginosa (ATCC Nº27853) e clínica in vitro em diferentes diluições na base 10 (-1, -3, -4, -5 e -7) tratado com uma quantidade fixa do fago PBPA1 (10^10 UFP mL-¹) usando ensaio por absorbância durante 12 horas. Como resultado, PBPA1 foi capaz de inibir o crescimento de P. aeruginosa ATCC e clínica em 100% em MOI de 1000 e 88,5% em apenas uma hora de ensaio em um MOI de 100 em P. aeruginosa clínica. Fatores de virulência, dinâmica de interação entre fagos e hospedeiros, agregação fágica, morfologia, capacidade lítica, relevância clínica e farmacológica da tolerância e infectividade são alguns tópicos discutidos nesse trabalho. Os resultados deste estudo oferecem contribuições valiosas para o avanço da terapia com bacteriófagos, com o potencial de beneficiar a saúde pública e a qualidade de vida de pacientes com infecções resistentes a antibióticos, especialmente em casos de feridas crônicas.

Pseudomonas aeruginosa holds notable clinical relevance as a bacterium frequently found in the colonization of chronic wounds. Controlling this bacterium is challenging due to its virulence mechanisms and resistance to multiple drugs. Bacteriophages have shown significant biotechnological potential as alternatives and synergists to conventional treatments, capable of causing bacterial cell lysis and acting on biofilms and poorly vascularized tissues commonly present in chronic wounds. This study aimed to isolate and morphologically characterize P. aeruginosa bacteriophages from human chronic wound bacteriological samples using transmission electron microscopy (TEM). Their tolerance to temperature and pH variations and in vitro lytic capacity were also evaluated. In vitro infections were induced using the double agar technique, resulting in 19 P. aeruginosa phages. These phages (BPA1, PBPA1, PBPA2, TPA2, TPA5, and SPA2) were selected for tolerance tests at different pH levels (3.0, 7.4 [control], 8.9, and 11.0) for 18 hours and temperatures (4°C [control], 45°C, and 60°C) for 1 hour. Results did not indicate significant differences between the tested groups and controls (p>0.05), demonstrating the high tolerance of these six bacteriophages to the assessed variations. TEM characterization revealed the presence of Caudoviricetes class members and phage aggregates among these six isolates. PBPA1 was assessed for its ability to inhibit the growth of P. aeruginosa (ATCC No. 27853) and clinical P. aeruginosa in vitro at different 10 - base dilutions (-1, -3, -4, -5, and -7), treated with a fixed quantity of PBPA1 phage (10^10 PFU mL-¹) using absorbance assays over 12 hours. As a result, PBPA1 inhibited the growth of both P. aeruginosa ATCC and clinical P. aeruginosa by 100% at an MOI of 1000 and 88.5% in just one hour at an MOI of 100. This study discussed topics such as virulence factors, the dynamics of phage-host interactions, phage aggregation, morphology, lytic capacity, clinical and pharmacological relevance, tolerance, and infectivity. The findings of this study provide valuable contributions to the advancement of bacteriophage therapy, with the potential to benefit public health and the quality of life of patients with antibiotic-resistant infections, particularly in cases of chronic wounds.