Estudio experimental de la eficacia de sustancias no antibióticas para la prevención y tratamiento de las infecciones asociadas a prótesis osteoarticulares producidas por "Staphylococcus spp"

Abstract

Las infecciones bacterianas asociadas a dispositivos médicos resultan un grave problema hoy en día por generar biofilms como modo de crecimiento sobre estos dispositivos. Estos biofilm pueden definirse como una comunidad microbiana sésil compuesta por células adheridas de forma irreversible a un sustrato y entre ellas, embebidas en una matriz extracelular producida por ellas mismas y que presentan un fenotipo alterado en cuanto a tasa de crecimiento y a transcripción de genes. Este tipo de crecimiento en biocapas es lo que hace a las bacterias incluidas en ella más resistentes a los tratamientos antibióticos. Todo ello nos obliga a la búsqueda de nuevas sustancias con actividad antimicrobiana, así como al estudio de combinaciones de éstas para conseguir eliminar estas infecciones bacterianas debidas a la formación de un biofilm.

En esta tesis se han estudiado la capacidad de moléculas antibióticas tradicionales (Rifampicina y vancomicina) y sustancias no antibióticas inhibidora del quorung sensing, como el farnesol para inhibir todo el procesos de adherencia y formación de biocapas de cepas de Staphylococcus epidermidis y S. aureus. Además se ha analizado un mucolítico, la N-acetilcisteína, como coadyuvante del tratamiento tradicional.

El farnesol resultó ser un inhibidor eficaz de la adherencia inicial y la formación de biocapas de Staphylococcus spp. La asociación de NAC con rifampicina y farnesol consiguió un efecto sinérgico sobre el crecimiento y la formación de biocapas de Staphylococcus spp., respectivamente. Concentraciones superiores a la CMI de los antimicrobianos causaron descensos en la biomasa y/o viabilidad de biocapas maduras de estafilococos.

Bacterial infections associated with medical devices are a serious problem nowadays to generate biofilms as growth mode on these devices. These biofilms can be defined as a sessile microbial community consisting irreversibly adhered cells to a substrate and between them, embedded in an extracellular matrix produced by themselves and exhibiting an altered phenotype in terms of growth rate and gene transcription. This mode of growth in biofilms is what makes the bacteria contained in it, more resistant to antibiotic treatments. All this forces us to search for new antimicrobials, as well as the study of combinations of these, for eradicating these bacterial infections due to biofilm formation.

In this work, we study the ability of traditional antibiotic molecules (rifampicin and vancomycin) and non-antibiotic substances inhibiting quorum sensing, such as farnesol, to inhibit the process of adhesion and formation of biofilms of Staphylococcus epidermidis and S. aureus. In addition, we analyzed a mucolytic, N-acetylcysteine, as a coadyuvant to traditional treatment.

Farnesol was an effective inhibitor of initial adherence and biofilm formation by Staphylococcus spp. NAC association with rifampicin and farnesol got a synergic effect on growth and biofilm formation of Staphylococcus spp, respectively. Higher than CMI of the antimicrobial concentrations caused decrease of biomass and/or viability of mature biofilms of staphylococci.