Skip to main content

Morphological and biochemical changes in Pseudomonas fluorescens biofilms induced by sub-inhibitory exposure to antimicrobial agents

Buy Article:

$50.00 plus tax (Refund Policy)


Confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning transmission X-ray microscopy (STXM) were used to examine the morphological and biochemical changes in Pseudomonas fluorescens biofilms grown in the presence of subinhibitory concentrations of 4 antimicrobial agents: triclosan, benzalkonium chloride, chlorhexidine dihydrochloride, and trisodium phosphate. CLSM analyses using the stains SYTO9 and propidium iodide indicated that the antimicrobial agents affected cell membrane integrity and cellular density to differing degrees. However, fluorescein diacetate assays and plate counts demonstrated that the cells remained metabolically active. Fluorescent lectin binding assays showed that changes in the arrangement and composition of the exopolymer matrix of the biofilms also occurred and that these changes depended on the antimicrobial agent. Detailed single cell analyses using STXM provided evidence that the cell morphology, and the spatial distribution and relative amounts of protein, lipids and polysaccharides in the biofilms and within the cells were different for each antimicrobial. The distribution of chlorhexidine in the biofilm, determined from its distinct spectral signature, was localized mainly inside the bacterial cells. Each antimicrobial agent elicited a unique response; P. fluorescens cells and biofilms changed their morphology and architecture, as well as the distribution and abundance of biomacromolecules, in particular the exopolymer matrix. Pseudomonas fluorescens also exhibited adaptation to benzalkonium chloride at 10 µg/mL. Our observations point to the importance of changes in the quantity and chemistry of the exopolymeric matrix in the response to antimicrobial agents and suggest their importance as targets for control.

La microscopie de balayage confocal de laser (MBCL ou CLSM) et la microscopie de balayage par transmission de rayons X (MBTX ou STXM) ont été utilisées pour examiner les changements morphologiques et biochimiques des biofilms de Pseudomonas fluorescens cultivés en présence de concentrations sub-inhibitrices de 4 agents antimicrobiens : le triclosane, le chlorure de benzalkonium, le dihydrochlorure de chlorhexidine et le phosphate trisodique. Les analyses en CLSM réalisées à l’aide du colorant SYT09 et de l’iodure de propidium ont indiqué que les agents antimicrobiens affectaient l’intégrité de la membrane cellulaire et la densité cellulaire à différents degrés. Cependant, les essais réalisés avec le diacétate de fluorescéine et la numération en boîte ont démontré que les cellules demeuraient métaboliquement actives. Des essais de liaison de lectines fluorescentes ont montré que des changements dans l’arrangement et la composition de la matrice d’exopolymères des biofilms survenaient également, et que ces changements dépendaient de l’agent antimicrobien. Des analyses détaillées réalisées sur des cellules isolées par STXM ont prouvé que la morphologie cellulaire ainsi que la distribution spatiale et les quantités relatives des protéines, des lipides et des polysaccharides des biofilms et des cellules différaient en fonction des agents antimicrobiens. La distribution de la chlorhexidine dans les biofilms, déterminée par sa signature spectrale distincte, était localisée principalement à l’intérieur des cellules bactériennes. Chaque agent antimicrobien induisait une réponse unique; les cellules et les biofilms de P. fluorescens changeaient de morphologie et d’architecture, et la distribution et l’abondance des biomacromolécules étaient aussi modifiées, notamment dans la matrice d’exopolymères. Pseudomonas fluorescens montrait aussi une adaptation au chlorure de benzalkonium à 10 µg/mL. Nos observations soulignent l’importance des changements dans la quantité et la chimie de la matrice d’exopolymères en réponse aux agents antimicrobiens et suggèrent que ces changements constituent des cibles de contrôle importantes.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-02-01

More about this publication?
  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
  • Information for Authors
  • Submit a Paper
  • Subscribe to this Title
  • Terms & Conditions
  • Sample Issue
  • Reprints & Permissions
  • Ingenta Connect is not responsible for the content or availability of external websites
  • Access Key
  • Free content
  • Partial Free content
  • New content
  • Open access content
  • Partial Open access content
  • Subscribed content
  • Partial Subscribed content
  • Free trial content
Cookie Policy
Cookie Policy
Ingenta Connect website makes use of cookies so as to keep track of data that you have filled in. I am Happy with this Find out more