Influence of extracellular vesicles released by bacteria from genus Bifidobacterium on formation of Candida albicans, Candida tropicalis and Candida parapsilosis biofilm

Bakterie z rodzaju Bifidobacterium są znane z pozytywnego wpływu na organizm człowieka oraz są szeroko stosowane jako probiotyki. Tak jak inne organizmy mają zdolność do wydzielania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EVs). Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe z trzech szczepów bakterii z rodzaju Bifidobacterium: B. animalis, B. breve oraz B. infantis (BEVs) zostały wyizolowane, a następnie poddane charakterystyce. Średnica badanych pęcherzyków zawierała się w przedziale od 50 do 200 nm, w zależności od szczepu będącego ich źródłem. Analizy fizykochemiczne pozwoliły na stwierdzenie różnic w zawartości białek i lipidów w pęcherzykach poszczególnych szczepów bakterii. Przeprowadzone badanie proteomiczne pozwoliło na identyfikację białek w BEVs B. animalis. Większość białek zaangażowana jest w metabolizm komórkowy, procesy transkrypcji i translacji oraz znaleziono białka opiekuńcze. Zbadano również wpływ BEVs na biofilmy grzybów Candida – C. albicans 3147, C. albicans SC5314, C. tropicalis T1 oraz C. parapsilosis będący szczepem klinicznym. Wykazano, że efekty działania BEVs zależą od źródłowego szczepu bakterii oraz od stężenia pęcherzyków. Zaobserwowano również bardzo zróżnicowany efekt BEVs na aktywność mitochondrialną oraz przeżywalność komórek grzybów. Dodatkowe analizy wykazały zdolność BEVs do asocjacji z błonami lipidowymi przypominającymi błony lipidowe C. albicans. Przeanalizowano również zdolność BEVs do wiązania się z powierzchniowymi białkami grzybiczymi Als3 oraz Hyr1. Z białkiem Als3 najmocniej oddziaływały BEVs B. breve, a z Hyr pęcherzykami B. animalis. Otrzymane wyniki wskazują na zróżnicowane właściwości BEVs i ich potencjalne zastosowanie jako postbiotyków w terapii zakażeń grzybiczych, szczególnie u osób z upośledzoną odpowiedzią układu immunologicznego. Jednak nadal potrzebne są dalsze badania nad mechanizmami działania BEVs oraz możliwością ich biotechnologicznego modyfikowania.

Bacteria from the Bifidobacterium genus are known to their beneficial effects on the human body and are widely used as probiotics. Like other organisms, this bacteria have ability to secrete extracellular vesicles (EVs). Extracellular vesicles from three Bifidobacterium strains – B. animalis, B. breve and B. infantis (BEVs) were isolated and subsequently characterized. The size of the analyzed vesicles ranged from 50 to 200 nm, depending on the bacterial strain of origin. Physicochemical analyses revealed differences in the protein and lipid content of vesicles among the individual bacterial strains. Proteomic analysis enabled identification of proteins in BEVs derived from B. animalis. Most identified proteins are involved in cellular metabolism, transcription and translation processes and chaperone proteins were also found. The study also investigated the influence of BEVs on Candida biofilms – C. albicans 3147, C. albicans SC5314, C. tropicalis T1 and clinical strain of C. parapsilosis. It was shown that effect of the BEVs depend on the originating bacterial strain and, on the concentration of vesicles. A highly variable effect of BEVs on fungal mitochondrial activity and viability was also observed. Additional analyses demonstrated ability of BEVs to associate with lipid membranes resembling those of C. albicans. The ability of BEVs to bind to fungal surface proteins Als3 and Hyr1 was also examined. The strongest interaction with Als3 was observed for B. breve BEVs, while B. animalis BEVs showed the highest affinity for Hyr1. The obtained results indicate the diverse properties of BEVs and their potential application as postbiotics in the treatment of fungal infection, especially in individuals with impaired immune response. However, further research is still needed to understand the mechanism of BEVs action and the possibilities of potential biotechnological modifications.