Effects of simvastatin on the mevalonate pathway and on the expression of genes related to cell wall synthesis and stress response in Staphylococcus aureus

Autor: Sousa, Iago Torres Cortês de, 1996
Přispěvatelé: Müller, Karina Cogo, 1980, Almeida, Luciana Salles Branco de, Castilho, Aline Rogéria Freire de, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Programa de Pós-Graduação em Odontologia, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Karina Cogo Müller Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: Introdução: A sinvastatina é um fármaco hipolipemiante associado a melhorias nas condições cardiovasculares de pacientes afetados por dislipidemias. Em células humanas, atua inibindo a enzima 3-Hidroxi-3-MetilGlutaril Coenzima-A Redutase (HMG-CoA Redutase), reduzindo a síntese de colesterol, em uma via conhecida como "via do mevalonato". Nos últimos anos, têm sido reportados vários efeitos não-lipídeo relacionados, associados à sinvastatina, os chamados efeitos pleiotrópicos como a atividade antimicrobiana, sendo o Staphylococcus aureus uma das bactérias mais sensíveis ao fármaco. Objetivo: Investigar o efeito da sinvastatina sobrea via de produção de mevalonato e sobre a expressão de genes relacionados à síntese de peptidoglicanos e à produção de fatores de virulência em resposta ao estresse de parede celular em cepas de S. aureus. Material e Métodos: S. aureus ATCC 29213 e ATCC 33591 foram expostos a concentrações inibitórias e subinibitórias de sinvastatina na presença de mevalonato exógeno em diferentes concentrações (25 µM, 100 µM, 200 µM, 500 µM e 1 mM) e o crescimento bacteriano foi acompanhado durante 24 horas. Ainda, S. aureus ATCC 29213 foi submetido ao tratamento com uma concentração subinibitória de sinvastatina (7,8 µg / mL) durante 6 horas e ensaios de análise de expressão gênica relativa foram conduzidos para avaliar a influência do tratamento nos genes envolvidos na síntese de peptidoglicano (uppS, uppP e murG), bem como na resposta ao estresse de parede celular (vraX, sgtB e tcaA). Resultados: A adição de mevalonato conseguiu reverter de maneira parcial ou total a inibição causada pela sinvastatina em cepas de S. aureus ATCC 29213 e ATCC 33591 (p < 0,05. ANOVA 2 fatores – Bonferroni). Para as concentrações inibitórias de sinvastatina (31,25 µg / mL para S. aureus ATCC 29213 e 62,5 µg / mL para ATCC 33591), as maiores concentrações de mevalonato (1 mM, 500 µM e 200 µM na cepa 29213 e 1 mM, 500 µM, 100 µM e 25 µM para 33591) reverteram de forma parcial o crescimento bacteriano. Para as concentrações subinibitórias de sinvastatina (15,62 µg / mL e 7,8 µg / mL para ATCC 29213, e 31,25 µg / mL para ATCC 33591), a adição de menores concentrações de mevalonato (500 µM, 200 µM, 100 µM e 25 µM) promoveu reversão total ou parcial do crescimento bacteriano. A concentração de sinvastatina a 15,65 µg / mL, não promoveu efeito inibitório na cepa 33591. Adicionalmente, foi observado aumento de 28 vezes na expressão do gene vraX (p < 0,001. Teste t de student) e uma redução de 30% na expressão de murG (p < 0,05. Teste t). Foi observada, ainda, uma redução de 10% na expressão do gene tcaA e um aumento de 2 vezes em uppS, porém sem significância estatística, não havendo alteração na expressão de sgtB e uppP. Conclusão: A inibição causada pela sinvastatina foi revertida total ou parcialmente pela adição de diferentes concentrações de mevalonato. Ainda, sinvastatina promoveu aumento na expressão do gene vraX e redução em murG. Os resultados do presente estudo fornecem evidências adicionais para o entendimento do mecanismo de ação antimicrobiano da sinvastatina Abstract: Background: Simvastatin is a lipid-lowering drug associated with improvements in cardiovascular conditions in patients affected by dyslipidemia. In human cells, it acts by inhibiting the enzyme 3-Hydroxy-3-MethylGlutaryl Coenzyme-A Reductase (HMG-CoA reductase), reducing cholesterol synthesis, in a pathway known as the "mevalonate pathway". In recent years, several non-lipid related effects associated with simvastatin have been reported, the so-called pleiotropic effects such as antimicrobial activity, with Staphylococcus aureus being one of the most sensitive bacteria to the drug. Objective: To investigate the effect of simvastatin on the mevalonate pathway and on the expression of genes related to peptidoglycan synthesis and the production of virulence factors in response to cell wall stress in S. aureus strains. Material and Methods: S. aureus ATCC 29213 and ATCC 33591 were exposed to inhibitory and subinhibitory concentrations of simvastatin in the presence of exogenous mevalonate at different concentrations (25 µM, 100 µM, 200 µM, 500 µM and 1 mM) and growth bacterial was followed for 24 hours. Furthermore, S. aureus ATCC 29213 was subjected to treatment with a sub-inhibitory concentration of simvastatin (7.8 µg / mL) for 6 hours and relative gene expression analysis assays were conducted to evaluate the influence of the treatment on genes involved in the synthesis of peptidoglycan (uppS, uppP and murG) as well as in response to cell wall stress (vraX, sgtB and tcaA). Results: The addition of mevalonate was able to partially or completely reverse the inhibition caused by simvastatin in S. aureus ATCC 29213 and ATCC 33591 strains (p < 0.05. 2-way ANOVA – Bonferroni). For inhibitory concentrations of simvastatin (31.25 µg / mL for S. aureus ATCC 29213 and 62.5 µg / mL for ATCC 33591), the highest concentrations of mevalonate (1 mM, 500 µM and 200 µM in strain 29213 and 1 mM, 500 µM, 100 µM and 25 µM for 33591) partially reversed bacterial growth. For subinhibitory concentrations of simvastatin (15.62 µg / mL and 7.8 µg / mL for ATCC 29213, and 31.25 µg / mL for ATCC 33591), the addition of lower concentrations of mevalonate (500 µM, 200 µM, 100 µM and 25 µM) promoted total or partial reversion of bacterial growth. Simvastatin concentration at 15.65 µg / mL did not promote an inhibitory effect on strain 33591. Additionally, a 28-fold increase in vraX gene expression was observed (p < 0.001. Student t test, unpaired, two-tailed) and a 30% reduction in murG expression (p < 0.05. t-test). It was also observed a 10% reduction in tcaA gene expression and a 2-fold increase in uppS, but without statistical significance, with no change in sgtB and uppP expression. Conclusion: The inhibition caused by simvastatin was totally or partially reversed by the addition of different concentrations of mevalonate. Furthermore, simvastatin promoted an increase in the expression of the vraX gene and a reduction in murG. The results of the present study provide additional evidence for understanding simvastatin's antimicrobial mechanism of action Mestrado Farmacologia, Anestesiologia e Terapêutica Mestre em Odontologia CAPES 88887.480037/2020-00 CNPQ 131737/2019-8
Databáze: OpenAIRE
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