Evaluation of the potential of oral bacteria in the prevention and/or treatment of oral candidiasis

Abstract

A candidíase oral (CO) é das infeções mais comuns em doentes imunocomprometidos. Causada sobretudo por C. albicans, mas foi demonstrado que espécies de Candida não albicans podem exacerbar esta condição. Os biofilmes de Candida são estruturas complexas, criando um ambiente hostil ao tratamento, levando à recorrência da C0. A disponibilidade limitada de tratamentos, agrava as infeções e conduz a situações de risco de vida. A CO tornou-se uma questão de saúde pública, terapias alternativas são cruciais para superar o problema. Podendo os probióticos e/ou pós-bióticos ser uma solução eficaz. A Organização Mundial de Saúde, define probióticos como microrganismos vivos que conferem benefícios para a saúde quando administrados em quantidades adequadas. Os probióticos orais têm sido usados no controlo da homeostasia da cavidade oral. Os benefícios incluem regulação da flora residente, inibição da adesão de microrganismos, secreção de moléculas antimicrobianas e modulação do sistema imune. Os lactobacilos estão presentes no ambiente oral como parte do microbioma humano, algumas estirpes mostraram benefícios em problemas orais. O principal objetivo desta investigação foi isolar estirpes de lactobacilos com atividade antifúngica da cavidade oral de indivíduos saudáveis para utilizar no tratamento ou prevenção da CO. Após uma seleção preliminar, foi identificada a L. reuteri AJCR4, uma bactéria oral isolada de indivíduos sem cáries, como que possuí a melhor atividade antifúngica. Quando testada contra células planctónicas de Candida spp. não foram detetadas células viáveis de C. albicans SC5314 ou C. tropicalis ATCC750. Para C. glabrata ATCC2001 e C. parapsilosis ATCC22019, observou-se uma redução de ~4 Log10 e ~2 Log10, respetivamente, com 108 CFU/mL de células bacterianas. A aplicação do sobrenadante livre de células do AJCR4 contra biofilmes de Candida resultou na não deteção de células viáveis para C. albicans SC5314 e C. tropicalis ATCC750. Enquanto, a suspensão celular de AJCR4 (108 CFU/mL) causou uma redução de ~2 Log10 para as mesmas estirpes. Foram observadas reduções nos biofilmes de, C. glabrata ATCC2001 de 3 Log10 e de C. parapsilosis ATCC22019 de > 2 Log10, com a suspensão bacteriana. O sobrenadante causou uma redução de ~3 Log10 para C. parapsilosis ATCC 22019 e ~2 Log10 para C. glabrata ATCC 2001. Em discos de acrílico, o meio sem células de AJCR4 reduziu a adesão de Candida, resultando na não deteção de células viáveis na superfície. Foram aplicados tratamentos (neutralização do pH, calor e enzimas) ao sobrenadante do AJCR4, para indiciar sobre a natureza dos compostos produzidos pela bactéria. Constatou-se que a atividade antifúngica do AJCR4 não pode ser atribuída a apenas uma substância. L. reuteri AJCR4 apresentou, atividade antifúngica notável contra biofilmes de Candida. Este isolado e/ou o seu pós-biótico poderão constituir uma alternativa para a prevenção e/ou tratamento da CO, sobretudo nos casos de infeção recalcitrante.

Oral candidiasis (OC), one of the most common infections in immunocompromised patients. Mainly caused by C. albicans, but non-albicans Candida species have been shown to exacerbate this condition. Candida biofilms are complex structures, creating an environment hostile to treatment, leading to the recurrence of OC. The limited availability of therapeutic alternatives escalates the infections and leads to life-threatening conditions. As OC became a public health concern, alternative therapies are crucial in overcoming the problem. In this context, probiotics and/or postbiotics could be an effective solution. To World Health Organization, probiotics are defined as live microorganisms that confer health benefits when administered in adequate amounts. Oral probiotics have been used to control oral cavity homeostasis. Their benefits include regulating the resident flora, inhibiting the adhesion of microorganisms, secreting antimicrobial molecules and modulating the immune system. Lactobacilli are present in the oral environment as part of the human microbiome, and some strains have been shown to be beneficial, in addressing oral health issues. The main purpose of this research was thus to isolate Lactobacillus strains with anti-Candida activity from the oral cavities of healthy subjects for use in the treatment or prevention of OC. Preliminary screening identified L. reuteri AJCR4, an oral bacterium isolated from caries-free individuals, with the best anti-Candida activity. When tested against the planktonic form of Candida spp., no viable C. albicans SC5314 or C. tropicalis ATCC750 cells were detected. For C. glabrata ATCC2001 and C. parapsilosis ATCC22019, a reduction of ~4 Log10 and ~2 Log10, respectively, was observed with 108 CFU/mL of bacterial cells. The application of AJCR4 cell-free supernatant against Candida biofilms resulted in no viable cells being detected for C. albicans SC5314 and C. tropicalis ATCC750. Meanwhile, the AJCR4 cell suspension (108 CFU/mL) caused a ~2 Log10 reduction for the same strains. With C. glabrata ATCC2001 and C. parapsilosis ATCC22019 biofilms, reductions of 3 Log10 and more than 2 Log10 were noted with the cell suspension, respectively. Using the cell-free supernatant resulted in a reduction of ~3 Log10 for C. parapsilosis ATCC 22019 and ~2 Log10 for C. glabrata ATCC 2001. On acrylic discs, the presence of AJCR4 cell-free medium reduced Candida adhesion, resulting in no viable cell detection on the surface. Treatments (pH neutralization, heat, and enzymes) applied to the AJCR4 cell-free supernatant to gain insight into the types of compounds produced by the bacterium. This established that the antifungal activity of AJCR4 cannot be attributed to one substance alone. Because L. reuteri AJCR4 exhibited notable antifungal activity against Candida biofilms, this oral isolate and/or its postbiotic could be an alternative strategy for preventing and/or treating OC, particularly in cases of recalcitrant infection.