*E. coli* Suprime *S. aureus* em Biofilmes de Implantes Articulares e Altera a Resposta a Antibióticos

Infecções periprotéticas articulares (PJI) afetam aproximadamente 2% dos mais de um milhão de pacientes submetidos anualmente à artroplastia total de articulações, e estão associadas a alta morbidade e mortalidade. Embora o *Staphylococcus aureus* responda por 20–40% das PJI no pós-operatório precoce, infecções polimicrobianas — envolvendo dois ou mais microrganismos — ocorrem em 6–40% dos casos e estão associadas a taxas de falha terapêutica superiores a 70%. Apesar dessa carga clínica, a forma como diferentes espécies bacterianas interagem em biofilmes associados a implantes permanece pouco compreendida. Este estudo do Massachusetts General Hospital e da Harvard Medical School investigou diretamente a dinâmica da coexistência de *S. aureus* e *E. coli* em biofilmes de duas espécies sobre superfícies de implantes de aço inoxidável ao longo de 48 horas.

Por meio de métodos de contagem em placa, coloração fluorescente de Gram, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfil de expressão gênica, os pesquisadores acompanharam a viabilidade, a estrutura e a adaptação molecular dos biofilmes. Em experimentos de co-cultura com *S. aureus* sensível à meticilina (MSSA), a *E. coli* reduziu a viabilidade do biofilm de MSSA em mais de 3 logs tanto às 6 horas (p=0,031) quanto às 24 horas (p=0,0004), com MSSA caindo abaixo do limite de detecção às 48 horas (p=0,0075). Para o *S. aureus* resistente à meticilina (MRSA), a viabilidade estava inicialmente elevada às 6 horas (p=0,013), mas caiu abaixo do limite de detecção às 24 horas (p=0,00076), recuperando-se ligeiramente, porém permanecendo significativamente suprimida às 48 horas (p=0,022). A viabilidade da *E. coli* não foi afetada em nenhuma das condições de co-cultura.

A microscopia de fluorescência confirmou visualmente essa dinâmica: o MSSA viável caiu de 78% para 14% da população do biofilm às 48 horas, enquanto a *E. coli* passou de 22% para 86%. Com MRSA, o *S. aureus* viável caiu de 29% para apenas 2%, ao passo que a *E. coli* subiu de 71% para 98%. As imagens de MEV revelaram alterações morfológicas em ambas as espécies — os agregados de *S. aureus* tornaram-se murchos e esparsos ao longo do tempo, enquanto a *E. coli* desenvolveu crescimento em cadeias e pareceu se beneficiar da matriz extracelular do *S. aureus* para a adesão inicial. Notavelmente, o *S. aureus* recuperado de biofilmes de duas espécies formou variantes de colônias pequenas (SCVs) em ágar seletivo, um fenótipo associado à tolerância a antibióticos e à infecção crônica.

Os testes de suscetibilidade a antibióticos revelaram efeitos marcantes e específicos para cada cepa. A concentração mínima de erradicação do biofilm (MBEC) de gentamicina para MSSA caiu drasticamente na presença de *E. coli* — de 100–500 µg/mL em biofilmes de espécie única para menos de 10–25 µg/mL em biofilmes de duas espécies (p=0,0076 às 6 h; p=0,0067 às 24 h). Em contrapartida, o MRSA apresentou mudança limitada no MBEC de gentamicina. Paradoxalmente, o MBEC de gentamicina da *E. coli* aumentou em cenários de duas espécies — de 25–50 µg/mL em espécie única para até 500 µg/mL em co-cultura com MSSA —, sugerindo que o ambiente polimicrobiano confere resistência protetora à *E. coli* ao mesmo tempo em que sensibiliza o MSSA.

O perfil de expressão gênica revelou adaptações em nível molecular em ambos os microrganismos. O *S. aureus* regulou negativamente genes de adesão e associados ao biofilm, enquanto regulou positivamente vias de resposta ao estresse. A *E. coli* apresentou regulação diferencial de genes de virulência e de biofilm no contexto de duas espécies. Em conjunto, esses achados sugerem que a competição entre espécies reconfigura o panorama da infecção de formas que os protocolos de tratamento atuais não contemplam. A supressão do *S. aureus* pela *E. coli* poderia, teoricamente, ser explorada terapeuticamente, mas o aumento simultâneo da resistência a antibióticos da *E. coli* e o surgimento de SCVs de *S. aureus* complicam esse cenário. Os autores reclamam validação in vivo e estudos mecanísticos para traduzir esses achados em estratégias otimizadas de tratamento de PJI polimicrobianas.