Riassunto analitico
Candida albicans è un fungo dimorfo ed è comunemente presente come commensale su cute e mucose, costituendo parte integrante del cosiddetto microbiota umano. C. albicans è anche in grado di comportarsi come patogeno opportunista, causando gravi patologie in soggetti con barriere anatomiche o immunitarie danneggiate. Uno dei principali fattori di virulenza di Candida è la sua capacità di organizzarsi in biofilm. Quest’ultimo si definisce come una comunità di cellule microbiche adese a superfici biotiche (mucose) e abiotiche (cateteri, pacemaker, protesi) ed inglobate all’interno di una matrice extracellulare polisaccaridica. Una volta insediatasi come biofilm, Candida è responsabile di infezioni di difficile trattamento in quanto, aderendo all’epitelio e/o a dispositivi medici, risulta meno suscettibile alle difese immunitarie dell’ospite (quali fagociti e anticorpi) e all’azione di disinfettanti e di agenti antifungini tradizionali. Per tali ragioni, gli approcci terapeutici convenzionali risultano spesso inefficaci; di conseguenza è necessario individuare nuove strategie per prevenire e/o contrastare la formazione di biofilm e quindi le infezioni biofilm-correlate. In tal senso i peptidi antimicrobici vengono sempre più studiati come nuove molecole dotate di attività antimicrobica. Ad esempio, il peptide killer (KP) si è dimostrato efficace nei confronti di diversi microorganismi quali batteri, virus e funghi; tuttavia, non vi sono ancora evidenze circa i suoi effetti nei confronti del biofilm di Candida. Inoltre, vista la rilevanza del biofilm fungino in molte patologie del cavo orale, studi recenti hanno dimostrato l’efficacia di collutori commerciali non solo nei confronti dei batteri ma anche di specie fungine (in forma sia planctonica che sessile). Pertanto, lo scopo del presente studio è stato la valutazione, in vitro, delle potenzialità antifungine di molecole innovative (KP) e convenzionali (contenute nelle formulazioni dei collutori) nei confronti del biofilm di C. albicans. Inizialmente ci siamo focalizzati sullo studio dell’attività anti-biofilm di KP nei confronti di ceppi di C. albicans sensibili e/o resistenti al fluconazolo. I risultati ottenuti hanno mostrano che KP danneggia in maniera significativa il biofilm fungino in termini di formazione e persistenza. Inoltre, sono stati registrati aumenti nei livelli di stress ossidativo in tutti i ceppi impiegati, indipendentemente dalla loro resistenza o suscettibilità al fluconazolo. Infine, è stata osservata una modulazione dell’espressione di geni biofilm-correlati. Successivamente, abbiamo valutato l’attività anti-Candida di alcuni collutori ed è emerso che, a seconda della loro composizione, i collutori esercitano effetti diversi in termini di formazione e persistenza di biofilm, adesione a epiteli e superfici abiotiche, suscettibilità all’attività dei fagociti e modulazione della risposta proinfiammatoria. In conclusione, il presente studio fornisce evidenze in vitro sulla suscettibilità del biofilm di Candida a molecole nuove e tradizionali, ponendo le basi per la validazione di strumenti innovativi nella prevenzione e/o trattamento di infezioni da Candida associate alla produzione di biofilm.
|
Abstract
Candida albicans is a dimorphic and commensal fungus, frequently occurring in skin and mucosal surfaces of healthy individuals, as a part of the resident microbiota. However, in susceptible hosts, especially in hospitalized and/or immunocompromised patients, it may cause serious deep-seated infections. One of the major Candida virulence factor is its capability to organize into a three-dimensional structure consisting of different cell types embedded in a polysaccharide matrix, known as biofilm. In particular, when embedded in a biofilm, cells adhere more effectively to both biotic (mucosae) and abiotic surfaces (catheters, pacemakers, prosthesis). By organizing in such sessile structure, infections by C. albicans are more difficult to treat. In addition, by adhering to epithelia and/or to medical devices, Candida becomes less susceptible to immune-mediated defences (i.e. phagocytes and antibodies), as well as to common disinfectants and to traditional antibiotic treatments. It follows that conventional therapeutic approaches are often limited; from here, the demand of novel strategies to prevent and/or to treat biofilm formation and biofilm-related infections. In particular, antimicrobial peptides have been suggested as new molecules with antimicrobial activity. Specifically, the killer peptide (KP) is effective against many microorganisms, such as bacteria, viruses and fungi. However, nothing is known about KP efficacy against C. albicans biofilm yet. Moreover, since C. albicans can behave as an opportunistic pathogen especially in immunocompromised individuals, fungal biofilm can become a relevant problem in oral cavity pathologies; indeed, several studies have been recently focused on the effects of commercial mouthwashes on bacterial and fungal species biofilms.
The aim of this study was to evaluate the in vitro antifungal efficacy of innovative (KP) and conventional molecules (i.e. those included in mouthwashes’ formulations) against C. albicans biofilm.
Initially, we studied KP anti-biofilm activity. In particular, KP was tested against some C. albicans fluconazole-resistant and/or fluconazole-susceptible strains. Our results showed that C. albicans biofilm was significantly reduced in terms of biofilm formation and persistence. Moreover, increased levels of oxidative stress response were recorded in all the strains employed, independently from their resistance or susceptibility to fluconazole. In addition, a significant modulation of the expression of most biofilm-related genes was observed.
The second part of the study was focused on the anti-Candida activity of commercial mouthwashes. The data obtained showed that, according to mouthwashes composition, Candida was differently affected in terms of biofilm formation and persistence, adhesion to epithelial and abiotic surfaces, susceptibility to phagocytic activity and capacity to elicit pro-inflammatory responses.
In conclusion, the present study provides in vitro evidence of Candida biofilm susceptibility to new and traditional molecules. Such results suggest that their use may represent an effective and novel tool that, once validated, could be possibly employed for the prevention and/or the treatment of Candida infections associated with biofilm production.
|