Investigation of Gelatinase Gene Expression and Growth of Enterococcus faecalis Clinical Isolates in Biofilm Models

Enterococcus faecalis Klinik İzolatlarının Üreme ve Gelatinaz Gene Ekspresyonlarının Biyofilm Modellerinde Araştırılması

Özet

Objectives: Enterococcus faecalis is the major reason for biofilm-related infections and it also interacts with Staphylococcus aureus in biofilms.Gelatinase (gelE) enzyme is an important virulence factor of E. faecalis for biofilm formation. This study aimed to compare the biofilm producing E.faecalis isolates from urine and urinary catheters. The influence of S. aureus on the growth of E. faecalis biofilm cells was also investigated in a dualbiofilm model in vitro. Another aim was to evaluate E. faecalis gelE gene expression during biofilm formation.Materials and Methods: Firstly, crystal violet staining was used to measure the total biofilm biomass of the isolates. Secondly, plate counting wasperformed to determine the biofilm formation ability of E. faecalis isolates and the effect of S. aureus on E. faecalis biofilm formation. Finally, the gelEexpression profile of the isolates was assessed by quantitative real time-polymerase chain reaction.Results: According to crystal violet staining and plate counting, all E. faecalis isolates were biofilm producers and the number of E. faecalis sessilecells increased in the presence of S. aureus. Among the 21 E. faecalis isolates, ten expressed high levels of the gelE gene, while eight of them hadlow expression profiles (p<0.05).Conclusion: When they grow together, S. aureus may give some advantages to E. faecalis such as increasing sessile cell growth. The expression ofthe gelE gene was not affected by E. faecalis biofilm formation of the isolates collected from the patients with urinary tract infections.

Abstract

Amaç: Enterococcus faecalis biyofilm ilişkili enfeksiyonların ana sebebidir ve biyofilmlerde Staphylococcus aureus ile de etkileşimde bulunurlar. Jelatinaz (gelE) enzimi biyofilm oluşumunda E. faecalis için önemli bir virulans faktörüdür. Bu çalışma idrar ve üriner kateterlerden izole edilmiş biyofilm oluşturan E. faecalis izolatlarını karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Aynı zamanda S. aureus’un E. faecalis biyofilm hücrelerinin üremesi üzerindeki etkisi de in vitro iki türlü biyofilm modelinde incelenmiştir. Bir diğer amacımız biyofilm oluşumu sırasında E. faecalis gelE gen ekspresyonunu değerlendirmektir. Gereç ve Yöntemler: İzolatların total biyofilm biyokütlesinin ölçümünde ilk olarak kristal viyole boyama yöntemi kullanılmıştır. İkinci olarak, E. faecalis izolatlarının biyofilm oluşturma kapasitesini ve S. aureus’un E. faecalis biyofilmleri üzerinde etkisini değerlendirmek için plak sayım yöntemi uygulanmıştır. Son olarak, izolatların gelE ekspresyon profilleri kantitatif gerçek zamanlı-polimeraz zincir reaksiyonu ile belirlenmiştir. Bulgular: Kristal viyole ve plak sayım yöntemine göre, tüm E. faecalis izolatlarının biyofilm oluşturdukları ve E. faecalis sesil hücre sayılarının S. aureus varlığında arttığı belirlenmiştir. Yirmi bir E. faecalis izolatı arasında, 10’u gelE gen ekspresyonunu yüksek oranda arttırmış, ancak 8’i azaltmıştır (p<0.05). Sonuç: Birlikte üredikleri zaman; S. aureus, E. faecalis’e sesil hücre üremesini arttırmak gibi bazı avantajlar sağlayabilmektedir. GelE gen ekspresyonu idrar yolu enfeksiyonlu hastalardan izole edilmiş E. faecalis izolatlarının biyofilm oluşumundan etkilenmemiştir.