Anti-candidal activity of clinical Pseudomonas aeruginosa strains and ın vitro inhibition of candida biofilm formation

Klinik Pseudomonas aeruginosa suşlarının antikandidal aktiviteleri ve in vitro candida biyofilm oluşumunun inhibisyonu

Abstract

It has been shown recently that signal-mediated interactions between the opportunistic pathogens Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans affect virulence features in both organisms. It has been emphasized that the anti-candidal activity of P.aeruginosa is especially due to its pyocyanin pigment. The structure and the properties of monospecies biofilms and their role in infectious disease have been extensively studied. However, there are only few studies on interactions between P.aeruginosa ve Candida spp. in mixed biofilms. Therefore, in this study, the investigation of anti-candidal activity of P.aeruginosa against Candida spp. and the effect on C.albicans biofilm were aimed. A total of 58 P.aeruginosa strains isolated from several clinical specimens and one of each C.albicans ATCC 90028, C.parapsilosis ATCC 22019, C.glabrata ATCC 90030 and a C.tropicalis clinical isolate were included in the study. The anti-candidal activity of P.aeruginosa strains were investigated on Sabouraud dextrose agar using Kerrs method. The absence of the growth of Candida strains were evaluated as total inhibition. The effect of two P.aeruginosa strains showing total inhibition and one isolate without inhibition effect on C.albicans biofilm was investigated by microplate method. For the evaluation of monospecies or mixed species biofilms of Pseudomonas and C.albicans, the number of colony forming units (cfu/ml) after 90 minutes (adhesion phase), 24 hours and 48 hours (biofilm phase) incubation were determined. Then, cfu numbers of monospecies and mixed species of Pseudomonas and C.albicans were compared. Total inhibition rates of Pseudomonas strains against C.albicans, C.tropicalis, C.glabrata and C.parapsilosis were determined as 63.8%, 75.9%, 65.5% and 72.4%, respectively. A significant reduction was determined in cfu/ml numbers of mixed species of Pseudomonas and C.albicans compared to cfu numbers in monospecies biofilm after 90 minutes, 24 hours and 48 hours (p< 0.05). In addition to the inhibitory effect of P.aeruginosa on Candida growth, in a dual species environment both organisms mutually suppressed eachothers biofilm development quantitatively. These findings indicated that molecular basis of signal-mediated interaction between Pseudomonas and Candida spp. should be clarified for better understanding of the pathogenesis of mixed bacterial-fungal infections.

Özet

Son yıllarda, iki önemli fırsatçı patojen olan Pseudomonas aeruginosa ve Candida albicans arasında, bir tür sinyal yardımlı etkileşim ile her iki mikroorganizmanın virülans özelliklerinin etkilendiği gösterilmiştir. P.aeruginosanın özellikle piyosiyanin pigmenti nedeniyle antikandidal aktivitesi olduğu ileri sürülmektedir. Her iki mikroorganizmanın tek başına oluşturdukları biyofilmlerin yapısı, özellikleri ve biyofilmin enfeksiyon hastalıklarının patogenezindeki rolleri geniş çapta çalışılmıştır. Buna rağmen, P.aeruginosa ve Candida türlerinin her ikisinin de bulunduğu biyofilmdeki etkileşim hakkında çok az çalışma bulunmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada P.aeruginosanın Candida türlerine karşı antikandidal aktivitesi ve C.albicans biyofilmi üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmamızda, çeşitli klinik örneklerden izole edilen 58 P.aeruginosa suşuyla birer adet C.albicans ATCC 90028, C.parapsilosis ATCC 22019, C.glabrata ATCC 90030 ve klinik C.tropicalis izolatı kullanılmıştır. P.aeruginosa suşlarının antikandidal aktiviteleri Sabouraud dekstroz agar besiyerinde Kerrin yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Candida suşlarında üremenin olmaması tam inhibisyon olarak değerlendirilmiştir. Tam inhibisyon gösteren iki Pseudomonas suşu ve inhibisyon göstermeyen bir suşun C.albicans biyofilmi üzerine etkisi mikroplak yöntemiyle araştırılmıştır. Pseudomonas ve C.albicansın tek başına ve birlikte oluşturdukları biyofilmin değerlendirilmesi için, 90 dakika (adezyon fazı), 24 ve 48 saat (biyofilm fazı) inkübasyon sonrasında, koloni oluşturan birim (cfu/ml) değerleri belirlenmiştir. Daha sonra, Pseudomonas ve C.albicansın birlikte oluşturdukları biyofilm ve tek başına oluşturdukları biyofilm cfu değerleriyle karşılaştırılmıştır. Pseudomonas suşlarının C.albicans, C.tropicalis, C.glabrata ve C.parapsilosise karşı gösterdikleri tam inhibisyon oranları sırasıyla %63.8, %75.9, %65.5 ve %72.4 olarak saptanmıştır. Pseudomonas ve C.albicansın ortak biyofilminde 90 dakika, 24 ve 48 saat sonraki cfu/ml değerlerinde, her iki mikroorganizmanın tek başına biyofilmlerinin cfu değerlerine oranla belirgin azalma saptanmıştır (p< 0.05). P.aeruginosanın, Candida üremesini inhibe etmesinin yanı sıra, her iki mikroorganizma birbirlerinin biyofilm oluşumunu kantitatif olarak baskılamaktadır. Bu bulgular, Pseudomonas ve Candida türleri arasındaki sinyal yolaklı bu iletişimin moleküler temelinin aydınlatılmasının gerektiğini göstermektedir. Elde edilecek veriler, bakteri-fungus eş zamanlı enfeksiyonlarınınpatogenezinin aydınlatılmasında önem taşıyacaktır.