Characterization of biofilm formation in clinical urinary isolates of Staphylococcus aureus from five hospitals in Lagos State, Nigeria

 1Orjih, C. I., 2Ajayi, A., 1,3Alao, F. O., 1Adeleye, A. I., and *2,4Smith, S. I.  

 1Department of Microbiology, University of Lagos, Akoka, Nigeria

2Molecular Biology and Biotechnology Department, Nigerian Institute of Medical Research, Lagos, Nigeria

3Department of Biological Sciences, Bells University of Technology, Ota, Ogun State, Nigeria                       

4Mountain Top University, Lagos-Ibadan Expressway, Ogun State, Nigeria

*Correspondence to: [email protected]                              

Abstract:                                                                                               

Background: Biofilm formation by pathogens is of great clinical importance as it mediates persistence and resistance to antibiotics, hence posing difficulty in treatment and management of diseases. The aim of this study was to evaluate the biofilm forming potential of Staphylococcus aureus isolated from urine samples of females with urinary tract infection and to detect the presence of clumping factor (clfA) and intracellular adhesion (icaA) encoding genes.                                                           

Methodology: A total of 50 S. aureus were obtained from urine samples of women in five hospitals in Lagos State, Nigeria. Isolates were confirmed by standard biochemical and novobiocin susceptibility tests. The isolates were screened for biofilm formation using three methods; Congo-red agar (CRA), tube, and tissue culture plate (TCP) methods. Detection of clfA and icaA genes was done by PCR.         

Results: The Congo red agar method showed that 39 (78%) of the isolates were biofilm producers while 11 (22%) were non-biofilm producers. However, the tube method indicated that 12 (24%) were strong biofilm producers, 26 (52%) were moderate biofilm producers, and 12 (24%) were non-biofilm producers. The standard TCP assay showed that strong biofilm producers (OD > 0.240) were 13 (26%), moderate biofilm producers were 22 (44%), and weak or non-biofilm producers (OD < 0.120) were 15 (30%). The tube method showed a good correlation with the TCP method for strong biofilm production. Ten (20%) isolates possessed clfA gene and 31 (62%) possessed icaA gene.

Conclusion: The ability of S. aureus to form biofilm is a key risk factor that can increase morbidity and mortality from infections they cause. Hence, rapid and sensitive phenotypic methods can be used in screening for biofilm formation thereby providing data that can guide therapy and control of the pathogen

Keywords: Staphylococcus aureus, Biofilm, Clumping factor, Intracellular adhesion

Received Sept 6, 2020; Revised Oct 22, 2020; Accepted Oct 30, 2020

Copyright 2021 AJCEM Open Access. This article is licensed and distributed under the terms of the Creative Commons Attrition 4.0 International License <a rel=”license” href=”//creativecommons.org/licenses/by/4.0/, which permits unrestricted use, distribution and reproduction in any medium, provided credit is given to the original author(s) and the source. Editor-in-Chief: Prof. S. S. Taiwo

Caractérisation de la formation de biofilm dans des isolats urinaires cliniques de Staphylococcus aureus provenant de cinq hôpitaux de l’État de Lagos, Nigéria

1Orjih, C. I., 2Ajayi, A., 1,3Alao, F. O., 1Adeleye, A. I., et *2,4Smith, S. I.

1Département de microbiologie, Université de Lagos, Akoka, Nigéria

2Département de biologie moléculaire et de biotechnologie, Institut nigérian de recherche médicale de Lagos, Nigéria

3Département des sciences biologiques, Université de technologie Bells, Ota, Ogun State, Nigeria

4Université Mountain Top, autoroute Lagos-Ibadan, État d’Ogun, Nigéria *Correspondance à: [email protected]

Abstrait:

Contexte: La formation de biofilm par des agents pathogènes est d’une grande importance clinique car elle intervient dans la persistance et la résistance aux antibiotiques, ce qui pose des difficultés dans le traitement et la gestion des maladies. Le but de cette étude était d’évaluer le potentiel de formation de biofilm de Staphylococcus aureus isolé à partir d’échantillons d’urine de femmes atteintes d’une infection des voies urinaires et de détecter la présence de gènes codant pour le facteur d’agglutination (clfA) et l’adhésion intracellulaire (icaA).

Méthodologie: Un total de 50 S. aureus a été obtenu à partir d’échantillons d’urine de femmes dans cinq hôpitaux de l’État de Lagos, au Nigéria. Les isolats ont été confirmés par des tests standard de sensibilité biochimique et à la novobiocine. Les isolats ont été criblés pour la formation de biofilm en utilisant trois méthodes; Méthodes de gélose au rouge Congo (CRA), de tubes et de plaques de culture tissulaire (TCP). La détection des gènes clfA et icaA a été réalisée par PCR.

Résultats: La méthode de l’agar rouge du Congo a montré que 39 (78%) des isolats étaient des producteurs de biofilm tandis que 11 (22%) n’étaient pas des producteurs de biofilm. Cependant, la méthode du tube a indiqué que 12 (24%) étaient de puissants producteurs de biofilm, 26 (52%) étaient des producteurs de biofilm modérés et 12 (24%) n’étaient pas des producteurs de biofilm. Le test TCP standard a montré que les producteurs de biofilm forts (DO > 0,240) étaient 13 (26%), les producteurs de biofilm modérés étaient de 22 (44%) et les producteurs de biofilm faibles ou non (DO < 0,120) étaient de 15 (30%). La méthode du tube a montré une bonne corrélation avec la méthode TCP pour une forte production de biofilm. Dix (20%) isolats possédaient le gène clfA et 31 (62%) possédaient le gène icaA.

Conclusion: La capacité de S. aureus à former un biofilm est un facteur de risque clé qui peut augmenter la morbidité et la mortalité dues aux infections qu’elles provoquent. Par conséquent, des méthodes phénotypiques rapides et sensibles peuvent être utilisées dans le dépistage de la formation de biofilm, fournissant ainsi des données qui peuvent guider la thérapie et le contrôle du pathogène.

Mots clés: Staphylococcus aureus, Biofilm, Facteur d’agrégation, Adhésion intracellulaire

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Characterization of biofilm formation in clinical urinary isolates of Staphylococcus aureus from five hospitals in Lagos State, Nigeria