RESUMO
Bacterial biofilms are involved in the aggravation and recurrence of clinical mastitis in dairy herds. Several factors such as pH, temperature, concentration of O2 and glucose can affect their induction and growth rates. In this study, biofilm production was demonstrated by 27 Escherichia coli strains isolated from bovine mastitis at different pH values depending on the availability of glucose, mimicking conditions found in mammary glands affected by the disease. Biofilm formation was analyzed by spectrophotometric analysis in microtiter plate with 16 different culture media and by scanning electron microscopy. Biofilm formation was greater in isolates cultured under conditions associated with low glucose availability (0.5% or 1.5%) and with either an acidic (5.5) or alkaline (8.5) pH, compared to conditions associated with high glucose availability (2.5% or 3.5%) and near-neutral pH (6.5 or 7.5). Results indicate possible favoring of biofilm production in the later stages of the infectious process caused by E. coli, when the gland environment is less propitious to bacterial growth due to the stress conditions mentioned above; contrasting with the environment of the healthy mammary gland, in which there is no limitation on nutrients or conditions of particular alkalinity or acidity. Thus, knowledge of the stage in which is the infection and environmental conditions of the mammary gland that cause increased production of biofilms is of paramount importance to guide the most appropriate control strategies to prevent relapse after treatment of bovine mastitis, an economically important disease in dairy cattle worldwide.
Biofilmes bacterianos estão envolvidos no agravamento e recorrência de mastite clínica em rebanhos leiteiros. Vários fatores, tais como o pH, temperatura, concentração de O2 e glicose podem afetar sua indução e suas taxas de crescimento. Neste estudo, a produção de biofilme foi demonstrada por 27 isolados de Escherichia coli de mastite bovina a valores de pH diferentes, dependendo da disponibilidade de glucose, simulando as condições encontradas nas glândulas mamárias afetadas pela doença. A formação de biofilme foi analisada por espectrofotometria em microplaca com 16 diferentes meios de cultura e por microscopia eletrônica de varredura. A formação de biofilmes foi maior em isolados cultivados em condições associadas com baixa disponibilidade de glucose (0,5% ou 1,5%) tanto com pH ácido (5,5) como alcalino (8,5), em comparação com as condições associadas com a disponibilidade de alto teor de glucose (2,5% ou 3,5% ) e pH próximo à neutralidade (6,5 ou 7,5). Os resultados indicam o possível favorecimento da produção de biofilmes em fases posteriores do processo infeccioso de mastite causada por E. coli, quando o ambiente da glândula é menos propício ao crescimento bacteriano devido às condições de estresse acima mencionados, em contraste com o ambiente da glândula mamária saudável, no qual não há nenhuma limitação de nutrientes ou condições de alcalinidade ou acidez em particular. Ainda, o conhecimento da fase em que se encontra a infecção e as condições ambientais da glândula que causariam maior produção de biofilmes é de grande importância para orientar as estratégias de controle mais adequadas para prevenir recidivas após o tratamento da mastite bovina, uma doença economicamente importante na bovinocultura leiteira em todo o mundo.
RESUMO
The literature has demonstrated that subinhibitory concentrations of some antimicrobials are able to induce biofilm formation by certain bacterial species. Biofilms present in the mammary glands of cattle contribute to antimicrobial resistance, resulting in the appearance of persistent mastitis and consequent great losses to the dairy sector worldwide. The present study aimed to investigate the induction of biofilm formation by enrofloxacin in Escherichia coli isolates obtained from bovine mastitis. Twenty-seven isolates were reactivated in brain heart infusion (BHI) broth supplemented with different subinhibitory concentrations of enrofloxacin. Biofilm formation in microtiter plates was measured and confirmed by scanning electron microscopy (SEM). Isolates submitted to the concentration 0.0125 mg/mL of enrofloxacin showed greater biofilm formation compared to the control (p<0.001). Biofilm formation results obtained for the other concentrations did not differ from those obtained for the control (p>0.05). Using SEM it was possible to visualize the typical architecture of biofilms. These results represent the first report of inducing the production of biofilms in the presence of enrofloxacin, a quinolone antibiotic used to treat clinical mastitis.
