Biofilm formation and cell aggregations in a recent swine Leptospira interrogans strain from Argentina

Abstract

La leptospirosis es una zoonosis de amplia distribución causada por el género Leptospira. Las leptospiras existen de manera saprófita asociadas a ambientes acuáticos o como patógenos animales que también pueden sobrevivir en el agua. Trabajos previos demostraron que tanto las leptospiras saprófitas como las patógenas tienen la capacidad de formar biofilms, que consisten en una comunidad de bacterias embebidas en una matriz extracelular adherida a una superficie. Esta estructura tendría la función de proveer protección contra el medioambiente. En este estudio, analizamos la capacidad de formar biofilm en un aislamiento obtenido recientemente de un feto porcino abortado, caracterizado como Leptospira interrogans serovar Pomona, y en la bacteria saprófita Leptospira biflexa serovar Patoc. Se estudió la formación de biofilm en distintas superficies (vidrio y poliestireno), las que se evaluaron por microscopía óptica, inmunofluorescencia y microscopía electrónica de barrido. La capacidad de formar agregaciones bacterianas in vivo se evaluó utilizando un modelo de cobayas preñadas infectadas con ambas cepas. Se obtuvieron biofilms tanto en las superficies plásticas como de vidrio. La microscopía de barrido mostró diferencias en la estructura del biofilm formado entre ambas cepas. Se observaron agregaciones celulares en vasos placentarios de los animales infectados con L. interrogans serovar Pomona. Los biofilms y las agregaciones celulares son compatibles con la vida saprofítica en el agua y podrían favorecer a los microorganismos patógenos en la colonización del hospedador, lo que podría llevar al aborto en los animales preñados.

Leptospirosis is a zoonosis of ubiquitous distribution caused by spirochetes. Leptospires exist either as saprophytic water-associated organisms or as animal pathogens that can survive in water. Previous works have demonstrated that both saprophytic and pathogenic leptospires are able to produce functional biofilms, which consist of a community of bacteria embedded in an extracellular matrix attached to a surface. This structure is believed to provide protection from environmental aggressiveness. In the present study, we analyzed the capacity of biofilm formation both of a a recent field isolate of Leptospira interrogans serovar Pomona obtained from an aborted swine fetus and of the saprophytic Leptospira biflexa serovar Patoc. We used light microscopy, immunofluorescence, and scanning electron microscopic examinations on glass and polystyrene plate models to evaluate the process in vitro. The ability to form bacterial aggregations in vivo was tested using pregnant guinea pigs infected with both strains. We obtained biofilms both on glass and plastic surfaces. Scanning electron microscopic analysis showed differences in the biofilm structure formed by both strains. L. interrogans serovar Pomona cell aggregations were observed in placental tissues by light microscopy. Biofilms and cell aggregations are consistent with the life of saprophytic strains in water and could help pathogenic strains to colonize the host and lead to abortion in pregnant animals.