Dinámica estructural de colonias/biofilm de Legionella pneumophila y Legionella bozemanii / Structural dynamics of Legionella pneumophila and Legionella bozemanii colony/biofilm

RESUMEN

Objetivos. El género Legionella engloba especies muy pleomórficas responsables de brotes infecciosos en humanos. En la aparición de los mismos tiene gran importancia el desarrollo de biofilms en ecosistemas acuáticos artificiales. El objetivo de este trabajo fue estudiar la dinámica de crecimiento y la evolución de la estructura interna de colonias de especies representativas del género como modelo de biofilm estático. Material y métodos. Colonias aisladas de Legionella pneumophila y Legionella bozemanii crecidas en medios específicos durante tres y quince días fueron procesadas por métodos histológicos de inclusión en parafina y resina epoxi para su análisis mediante microscopía óptica, microscopía electrónica y análisis de imagen. Resultados. En las colonias de ambas especies se observaron patrones arquitecturales definidos y específicos, basados en la estratificación y que evolucionan en el tiempo. Los estratos se diferencian por la cantidad de matriz extracelular, la morfología y densidad poblacional y la proporción de células muertas. La estructura interna de las colonias de tres días presentaba grandes diferencias entre L. pneumophila (dos estratos) y L. bozemanii (cuatro estratos). Sin embargo, en las colonias de quince días ambas especies evolucionaron hacia un patrón único común formado por tres estratos. En ambas especies se comprobó también el crecimiento en el interior del medio de cultivo, aunque este fenómeno fue mucho más intenso en L. bozemanii, con invasiones únicas, centrales y de gran tamaño. Conclusiones. Nuestros resultados demuestran que las colonias de Legionella sobre medio de cultivo sólido son un buen modelo de biofilm estático, con una dinámica estructural compleja caracterizada por la presencia de subpoblaciones morfológicas y funcionales. La aproximación histológica empleada en este modelo permitirá estudiar adaptaciones evolutivas de comunidades multicelulares a medios hostiles, así como la respuesta a los antimicrobianos de las especies de Legionella de interés clínico (AU)

ABSTRACT

Objectives. The genus Legionella includes very pleomorphic species responsible for disease outbreaks in humans. The appearance of such has great importance to develop artificial biofilms in aquatic ecosystems. The aim of this work was to study the dynamics of growth and evolution of the internal structure of colonies of representative species of the genus as static biofilm model. Methods. Isolated colonies of Legionella pneumophila and Legionella bozemanii grown in specific media for three and fifteen days were processed for histological methods and embedded in paraffin and epoxy resin for analysis by light microscopy, electron microscopy and image analysis. Results. In colonies of both species were observed and defined specific architectural patterns, based on stratification and evolve over time. The strata differ in the amount of extracellular matrix, the morphology and population density and the proportion of dead cells. The internal structure of three days colonies showed large differences between L. pneumophila (two layers) and L. bozemanii (four layers). However, in the fifteen days colonies of both species evolved towards a common unique pattern formed by three layers. In both species the growth was also found within the culture medium, although this phenomenon was more intense in L. bozemanii with unique, central and larger invasions. Conclusions. Our results demonstrate that Legionella colonies on solid culture media are a good model of static biofilm with a complex structural dynamics characterized by the presence of morphological and functional subpopulations. We bring here an histological approach model, allowing, in further research, detailed studies in evolutionary adaptations in multicellular communities to adverse media and to antimicrobials in Legionella species of clinical interest (AU)