Os biofilmes bacterianos perigosos têm um inimigo natural

A descoberta pode ajudar a prevenir infeções

Se já sentiu os dentes ficarem ásperos depois de não escovar, já se deve ter deparado com biofilme — uma camada bacteriana viscosa que adere às superfícies.

Em ambientes médicos, os biofilmes dificultam o tratamento de infeções ao formarem escudos protetores contra bactérias em dispositivos como cateteres e implantes.

Cientistas da UC Riverside descobriram uma substância química que as plantas produzem quando estão stressadas e que previne a formação de biofilme. A inovação oferece potenciais avanços na área da saúde, além de prevenir a corrosão de equipamentos em ambientes industriais.

"Em termos simples, os biofilmes são comunidades de microrganismos, como bactérias ou fungos, que se unem e formam uma camada protetora nas superfícies", disse Katayoon Dehesh, professora de bioquímica molecular na UCR e autora correspondente de um estudo sobre a descoberta.

"Provavelmente já os viu como a camada viscosa nas pedras dos rios ou a placa nos seus dentes. Embora sejam uma parte natural de muitos ecossistemas, os biofilmes podem causar grandes problemas."

O estudo, publicado na revista Nature Communications, realça a importância de um metabolito específico, que é uma molécula produzida durante reações químicas que sustentam a vida dentro das plantas, bem como bactérias e até mesmo alguns parasitas, como o que causa a malária.

Nas plantas, este metabolito, o MEcPP, desempenha um papel fundamental não só na produção de compostos essenciais, mas também na sinalização do stress. Por exemplo, quando uma planta é danificada de alguma forma e entra demasiado oxigénio nas suas células, acumula MEcPP. Esta molécula desencadeia então respostas protetoras dentro da planta.

Os investigadores descobriram que esta mesma molécula tem um efeito surpreendente em bactérias como a E. coli: interrompe o desenvolvimento do biofilme ao interferir com a sua capacidade de se fixar às superfícies.

Em ambientes médicos, os biofilmes crescem em dispositivos como cateteres, stents ou implantes, tornando as infeções mais difíceis de tratar porque os micróbios nos biofilmes são altamente resistentes aos antibióticos. Em contextos industriais, entopem tubagens, contaminam equipamentos de processamento de alimentos e provocam corrosão.

"Ao prevenir as fases iniciais do desenvolvimento do biofilme, esta molécula oferece um potencial real para melhorar os resultados em qualquer indústria que dependa de superfícies limpas", disse Dehesh.

As bactérias dependem de estruturas semelhantes a pelos, chamadas fímbrias, para se ancorarem às superfícies, uma etapa crítica na iniciação do biofilme. As fímbrias ajudam as bactérias a fixarem-se em implantes médicos, canos ou até mesmo dentes, onde segregam uma matriz protetora que as protege dos antibióticos e dos agentes de limpeza. Sem fímbrias, a formação do biofilme não pode começar.

"Os biofilmes são como fortalezas para as bactérias", disse Jingzhe Guo, cientista do projeto UCR e primeiro autor do artigo. "Ao interromper a fase inicial de fixação, o MEcPP desarma essencialmente a capacidade da bactéria para estabelecer estas fortalezas."

Através de exames genéticos a mais de 9.000 mutantes bacterianos, a equipa de investigação identificou um gene-chave chamado fimE, que atua como um "interruptor de desligamento" para a produção de fímbrias. A MEcPP aumenta a atividade deste gene e aumenta a expressão de fimE. Isto, por sua vez, impede que as bactérias produzam fímbrias e formem biofilmes.
"A nossa descoberta pode inspirar estratégias de prevenção de biofilmes numa vasta gama de indústrias", disse Guo. "Desde sistemas de água mais limpos a melhores produtos de cuidados dentários, as possibilidades são imensas."
Os biofilmes não são apenas uma preocupação médica, mas também um problema dispendioso em ambientes industriais. Contribuem para o entupimento de tubagens, corrosão de máquinas e contaminação em instalações de processamento de alimentos. Os métodos tradicionais de gestão de biofilmes dependem frequentemente de produtos químicos agressivos ou de tratamentos dispendiosos, que podem ser prejudiciais para o ambiente ou ineficazes ao longo do tempo, à medida que as bactérias se adaptam.

"Este estudo é uma prova das ligações inesperadas entre a biologia vegetal e a microbiologia", disse Guo. "É entusiasmante pensar que uma molécula que as plantas usam para sinalizar o stress pode um dia ajudar os humanos a combater as ameaças bacterianas."

Fonte: University of California - Riverside / ScienceDaily

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