Interspecies Interactions of Single-and Mixed - Species Biofilms of Candida albicans and Aggregatibacter actinomycetemcomitans

Abstract

Biofilmes polimicrobianos que envolvem espécies fúngicas e bacterianas são cada vez mais reconhecidos como contribuintes para infeções persistentes, particularmente na cavidade oral. Candida albicans e Aggregatibacter actinomycetemcomitans são dois comensais que podem tornar-se patogénicos oportunistas e são capazes de formar biofilmes robustos. Este estudo teve como objetivo avaliar a dinâmica de interação entre estes dois microrganismos e analisar a sua suscetibilidade à fluconazol e à azitromicina em formas de espécie única e mista. A biomassa do biofilme foi quantificada utilizando ensaios com cristal violeta, enquanto a viabilidade celular do biofilme foi avaliada através da contagem de unidades formadoras de colónias (ensaio de viabilidade do biofilme). Para avaliar as propriedades de resistência das co-incubações de espécie única versus mista, aplicou-se o teste de suscetibilidade antimicrobiana (AST) a cada fármaco e analisou-se a organização espacial com microscopia confocal de varrimento a laser, usando PNA-FISH. Os resultados revelaram que ambas as espécies podem coexistir sem inibição mútua significativa. Contudo, observou-se também um sinergismo não recíproco, pelo qual as condições de biofilme de espécie mista promoveram o crescimento de A. actinomycetemcomitans, enquanto o crescimento de C. albicans se manteve estável. Como esperado, a tolerância antimicrobiana foi mais elevada nas culturas mistas, provavelmente devido ao aumento da produção de matriz extracelular e a potenciais interações de quorum sensing, contribuindo para uma maior resistência à azitromicina e à fluconazol. Em conclusão, estes resultados fornecem novos insights sobre interações raramente exploradas entre C. albicans e A. actinomycetemcomitans. Estes achados sublinham a importância de investigar as interações interespecíficas dentro dos biofilmes polimicrobianos, pois compreender os seus mecanismos, como as moléculas de quorum sensing e a cooperação metabólica, pode contribuir para melhores diagnósticos e estratégias terapêuticas mais eficazes direcionadas contra infeções polimicrobianas.

Polymicrobial biofilms involving fungal and bacterial species are increasingly recognized as contributors to persistent infections, particularly in the oral cavity. Candida albicans and Aggregatibacter actinomycetemcomitans are two commensals that can turn into opportunistic pathogens and are able to form robust biofilms. This study aimed to assess the interaction dynamics between these two microorganisms and to evaluate their susceptibility to fluconazole and azithromycin in single- and mixed-species forms. Biofilm biomass was quantified using crystal violet assays, while biofilm cell viability was assessed through CFU enumeration (biofilm viability assay). To assess the resistance properties of single- versus mixed-species coincubations, we applied the antimicrobial susceptibility test (AST) to each drug, and analysed spatial organization with confocal laser scanning microscopy, using PNA-FISH. Results revealed that both species can coexist without significant mutual inhibition. However, a non-reciprocal synergism was also observed, whereby mixed-species biofilm conditions promoted the growth of A. actinomycetemcomitans, while C. albicans growth remained stable. As expected, antimicrobial tolerance was elevated in mixed cultures, likely due to enhanced extracellular matrix production and potential quorum-sensing interactions, contributing to increased resistance against azithromycin and fluconazole. In conclusion, these findings provide novel insights into previously rarely explored interactions between C. albicans and A. actinomycetemcomitans. These findings underscore the importance of investigating interspecies interactions within polymicrobial biofilms, as understanding their mechanisms, such as quorum-sensing molecules and metabolic cooperation, can contribute to improved diagnostics and more effective targeted therapeutic strategies against polymicrobial infections.