Isolamento de microrganismos endofíticos obtidos de plantas da Caatinga, caracterização dos seus metabólitos secundários e avaliação da atividade antimicrobiana e antibiofilme

Abstract

A crescente resistência microbiana tem contribuído para um aumento na busca global por novos agentes antimicrobianos. O impacto gerado pela resistência microbiana tem ocasionado um aumento nos custos com a saúde, além de elevar as taxas de mortes. Os biofilmes bacterianos são responsáveis pelo agravamento em diversas doenças e estão associados a diversas infecções hospitalares. Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa estão presentes em infecções hospitalares comprometendo significativamente a condição dos pacientes acometidos por doenças como fibrose cística, pneumonia além de infectarem dispositivos médicos. Diante disso, este trabalho objetivou isolar e identificar microrganismos endofíticos da Caatinga, caracterizar seus metabólitos e avaliar a capacidade destas moléculas de atuarem contra os biofilmes de patógenos de importância médica. Um modelo de biofilme foi utilizado para avaliar a inibição e erradicação do biofilme de S. aureus e P. aeruginosa. A caracterização das moléculas foi realizada por UPLC-MS/MS. As moléculas tiveram a sua toxicidade avaliadas pelo modelo de larvas Galleria mellonella. A identificação dos microrganismos endofíticos isolados foi realizada por técnicas de biologia molecular. Como resultado, a coleta dos microrganismos resultou no isolamento de 69 endofíticos sendo em sua maioria pertencentes a família Aspergilaceae. Dois endofíticos isolados, Alternaria burnsii e Penicllium chermesinum, tiveram seus extratos fracionados em colunas de C18 e apresentaram frações ativas para atividade antibiótica e Antibiofilme contra S. aureus e P. aeruginosa. O extrato metanólico de micélio do endofítico A. burnsii apresentou toxicidade na concentração de 100 mg/Kg, mas não em 50 mg/Kg, enquanto seu extrato de acetato de etila não foi tóxico na concentração de 100 mg/Kg. As frações do extrato de micélio e o extrato de acetato de etila do endofítico P. chermesinum apresentaram toxicidade em ambas as concentrações avaliadas (100 mg/Kg e 50 mg/Kg). De acordo com os resultados obtidos demonstramos a biodiversidade de endofíticos presentes em plantas da Caatinga, bem como ressaltamos o potencial desse bioma em produzir moléculas bioativas na inibição do biofilme de importantes bactérias patogênicas. Além disso, este trabalho também trouxe pela primeira vez o relato de moléculas que até então não haviam sido reportadas em espécies de A. burnsii bem como demonstramos pela primeira vez as atividades antibiofilme destas moléculas.

Growing microbial resistance has contributed to an increase in the global search for new antimicrobial agents. The impact generated by microbial resistance has impacted and increased health costs, in addition to increasing death rates. Bacterial biofilms are responsible for the aggravation of several diseases and are associated with several nosocomial infections. Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa are present in hospital infections, significantly compromising the condition of patients affected by diseases such as cystic fibrosis and pneumonia, in addition to being present in medical devices. Therefore, this work aimed to isolate and identify endophytic microorganisms from the Caatinga, characterize their metabolites and evaluate the ability of these molecules to act against biofilms of pathogens of medical importance. A biofilm model was used to evaluate biofilm inhibition and eradication of S. aureus and P. aeruginosa. The characterization of the molecules was performed by UPLC-MS/MS. The molecules had their toxicity evaluated by the model of Galleria mellonella larvae. The identification of isolated endophytic microorganisms was performed using molecular biology techniques. As a result, the collection of microorganisms resulted in the isolation of 69 endophytes, most of which belong to the Aspergilaceae family. Two isolated endophytes, Alternaria burnsii and Penicllium chermesinum, had their extracts fractionated on C18 columns and showed active fractions for antibiotic activity and antibiofilm against S. aureus and P. aeruginosa. The methanolic extract of mycelium from the endophytic A. burnsii showed toxicity at a concentration of 100 mg/Kg, but not at 50 mg/Kg, while its ethyl acetate extract was not toxic at a concentration of 100 mg/Kg. The fractions of the mycelium extract and the ethyl acetate extract of P. chermesinum showed toxicity in the larval models at both evaluated concentrations (100 mg/Kg and 50 mg/Kg). According to the results obtained, we demonstrated the biodiversity of endophytes present in Caatinga plants, as well as highlighting the potential of this biome to produce bioactive molecules to inhibit the biofilm of important pathogenic bacteria. In addition, this work also brought for the first time the report of molecules that until then had not been reported in A. burnsii species, as well as demonstrated for the first time the antibiofilm activities of these molecules.