Chemical, molecular, microbiological and toxicological studies of new effective molecules against biofilms of pseudomonas aeruginosa and rapidly growing mycobacteria
| Autor: | Siqueira, Fallon dos Santos |
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| Přispěvatelé: | Campos, Marli Matiko Anraku de, Machado, Alencar Kolinski, Dias , Danielle Ferreira, Salvador, Mirian, Souza, Thiago Belarmino, Alves, Sydney Hartz |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) instacron:UFSM |
| Popis: | It is known that microbial infections caused by microorganisms in sessile form are a more challenging issue, with regard to pathogenesis and treatment, than infections caused by planktonic microorganisms. Biofilm maturation and dispersion involves complex mechanisms, influenced by genetic and environmental stimuli. Mycobacterial biofilms contain a cell wall rich in free mycolic acids, which houses bacterial populations, providing greater resistance of this structure to anti-mycobacterial drugs, even when exposed to high concentrations. In addition, pathogenic species such as Pseudomonas aeruginosa and species in the Rapidly Growing Mycobacteria (RGM) group are now showing intense cellular communication mediated by signaling molecules, coupling the transcription of specific genes with bacterial cell density. This process is known as quorum sensing (QS) and induces the growth and three-dimensional grouping of bacteria, provides an increase in the adhesion of the structure to the surface and the formation of aqueous channels for the exchange of water and nutrients with the external environment. he present study aims to contribute to the elucidation and better understanding of the mechanisms involved in virulence and resistance associated with the formation of P. aeruginosa and RGM biofilms, as well as assisting in the search for new therapeutic options for the prevention and eradication of infections associated with the formation of biofilms microbial. In recent years, the derivation of classic antimicrobials has demonstrated excellent activity against a variety of microorganisms, thus stimulating the development of organic and inorganic compounds through different methods of chemical synthesis. To evaluate the biological activities of sulfamethoxazole derivatives, in vitro bacterial growth inhibition assays were used, both in planktonic and biofilm form. Furthermore, in silico molecular docking assays and in vitro QS inhibition assays were performed to suggest the mechanism of action of these molecules. The action of the compounds was observed through Atomic Force Microscopy and the safety profile determined in a model of peripheral blood mononuclear cells (PBMC), through in vitro colorimetric and fluorimetric assays. The results obtained in this work indicated potential antimicrobial activity of sulfamethoxazole silver complexes, as well as promising antibiofilm activity through the inhibition of QS. The compound has been shown to act on the las and Pqs systems, the main regulators of biofilm formation in P. aeruginosa. In addition, an unprecedented Schiff's Base derived from sulfamethoxazole was synthesized and characterized, demonstrating potential antimicrobial and antibiofilm activity against RGM. The two molecules were safe in peripheral blood monocucleated cells. The safety profiles data were obtained through cytotoxic, genotoxic and nitrosative and oxidative modulation tests. Sabe-se que as infecções microbianas causadas por microrganismos na forma séssil são uma questão mais desafiadora, no que diz respeito à patogênese e tratamento, do que as infecções causadas por microrganismos planctônicos. A maturação e dispersão do biofilme envolve mecanismos complexos, influenciados por estímulos genéticos e ambientais. Biofilmes de micobactérias contêm uma matriz extracelular rica em ácidos micólicos livres, que abriga as populações bacterianas, conferindo uma maior resistência dessa estrutura a fármacos anti-micobacterianos, mesmo quando expostos a altas concentrações. Além disso, espécies patogênicas como Pseudomonas aeruginosa e espécies do grupo das Micobactérias de Crescimento Rápido (MCR) passam a apresentar intensa comunicação celular mediada por moléculas sinalizadoras, acoplando a transcrição de genes específicos com a densidade celular bacteriana. Esse processo é conhecido como quorum sensing (QS) e induz ao crescimento e agrupamento tridimensional das bactérias, proporciona um aumento da aderência da estrutura à superfície e a formação de canais aquosos para a troca de água e nutrientes com o meio externo. O presente estudo visa contribuir para a elucidação e melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na virulência e resistência associada à formação dos biofilmes de P. aeruginosa e MCR, bem como auxiliar na busca de novas opções terapêuticas para prevenção e erradicação de infecções associadas à formação dessas películas microbianas. Nos últimos anos a derivação de antimicrobianos clássicos vem demonstrando excelente atividade contra uma variedade de microrganismos, estimulando assim o desenvolvimento de compostos orgânicos e inorgânicos através de diferentes metódos de síntese química. Para avaliar as atividades biológicas dos derivados do sulfametoxazol, foram utilizados ensaios in vitro de inibição do crescimento bacteriano, tanto na forma planctônica quanto na forma de biofilme. Além disso, ensaios in silico de docagem molecular e in vitro de inibição do QS foram realizados para sugerir o mecanismo de ação dessas moléculas. A ação dos compostos foi observada através da Microscopia de Força Atômica e o perfil de segurança determinado em modelo de células mononucleadas de sangue periférico (PBMC), através de ensaios colorimétricos e fluorimétricos. Os resultados obtidos nesse trabalho indicaram potencial atividade antimicrobiana de complexos de sulfametoxazol-prata, bem como promissora atividade antibiofilme através da inibição do QS. O composto demonstrou atuar sobre os sistemas las e Pqs, principais reguladores da formação de biofilmes em P. aeruginosa. Além disso, uma Base de Schiff inédita derivada do sulfametoxazol foi sintetizada e caracterizada, demonstrando potencial atividade antimicobacteriana e antibiofilme frente a MCR. As duas moléculas apresentaram segurança em modelo de PBMC. Os dados dos perfis de segurança foram obtidos através de ensaios citotóxicos, genotóxicos e de modulação nitrosativa e oxidativa. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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