Production of biofilm by Staphylococcus aureus: Association with infective endocarditis?

Abstract

Objectives

Staphylococcus aureus is a well-known biofilm-producing pathogen that is capable of causing chronic infections owing to its ability to resist antibiotic treatment and obstruct the immune response. However, the possible association between high biofilm production and infective endocarditis (IE) has not been assessed. Our objective was to compare production of biofilm by S. aureus strains isolated from patients with bacteremia and IE, catheter-related bloodstream infection (C-RBSI), or non-device associated bacteremia.

Methods

We isolated 260 S. aureus strains from the blood of patients with bacteremia who were diagnosed during hospital admission between 2012 and 2015. Patients were divided into 3 groups according to whether they had IE, C-RBSI, or non-device associated bacteremia. Biofilm production was measured in terms of biomass and metabolic activity using the crystal violet and XTT assays, respectively. High biomass and metabolic activity rates (based on tertile ranks classification) were compared between the 3 groups.

Results

The high biomass and metabolic activity rates of each group were 41.9% and 37.2% for IE, 32.5% and 35.0%, for C-RBSI, and 29.0% and 33.3% for non-device associated bacteremia (p = 0.325 and p = 0.885, respectively).

Conclusions

High biomass and metabolic activity levels for S. aureus isolates from IE were similar to those of S. aureus isolates from C-RBSI or non-device associated bacteremia.

Resumen

Objetivos

Staphylococcus aureus es un conocido microorganismo productor de biofilm, capaz de causar infecciones crónicas debido a su capacidad de resistir el tratamiento antibiótico y dificultar la respuesta inmunitaria. Sin embargo, no se ha evaluado la posible asociación entre una elevada producción de biofilm y la endocarditis infecciosa (EI). Nuestro objetivo fue comparar la producción de biofilm por parte de cepas de S. aureus aisladas de pacientes con bacteriemia y EI, bacteriemia relacionada con el catéter (BRC) o bacteriemia no asociada a dispositivos.

Métodos

Se aislaron 260 cepas de S. aureus de sangre de pacientes con bacteriemia que fueron diagnosticados durante su ingreso hospitalario entre 2012 y 2015. Los pacientes se dividieron en tres grupos según tuvieran EI, BRC o bacteriemia no asociada a dispositivos. La producción de biofilm se midió en términos de biomasa y de actividad metabólica utilizando los ensayos de cristal violeta y XTT, respectivamente. Se compararon los índices de alta biomasa y actividad metabólica (basadas en clasificación por terciles) entre los tres grupos.

Resultados

Los índices altos de biomasa y actividad metabólica de cada grupo fueron del 41,9 y del 37,2% para EI, del 32,5 y del 35,0% para BRC, y del 29,0 y del 33,3% para bacteriemia no asociada a dispositivos (p = 0,325 y p = 0,885, respectivamente).

Conclusiones

Los niveles altos de biomasa y actividad metabólica de los aislados de S. aureus procedentes de EI fueron similares a los de los aislados de BRC o de bacteriemia no asociada a dispositivos.