Bactéria associada à esponja marinha como fonte de metabólitos bioativos : atividade antibiofilme e antimicrobiana

Abstract

Segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), as doenças infecciosas causam 25 % das mortes em todo o mundo e 45 % nos países menos desenvolvidos. A formação de biofilmes bacterianos possui um papel importante na patogênese, sendo causa comum de infecções persistentes. Uma vez estabelecido o biofilme, as opções terapêuticas tornam-se limitadas devido à difícil perfusão de agentes antimicrobianos no biofilme, e ao estado de latência de algumas células bacterianas que não são atingidas pelos antimicrobianos e permanecem como um foco de re-infecção. A busca de princípios ativos a partir de microrganismos é uma das áreas em que mais se investe nos países desenvolvidos, principalmente nas pesquisas de bioprospecção realizadas pelas indústrias farmacêuticas. Este trabalho objetivou obter metabólitos com atividades biológicas, especialmente atividade antibiofilme e antimicrobiana, provenientes de bactérias associadas a esponjas marinhas. Foram coletadas 39 esponjas marinhas das quais se isolaram 160 bactérias associadas. Lotes de 21 bactérias foram selecionados para a fase de cultivo e produção de metabólitos. Basicamente utilizou-se o método do cristal violeta e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a atividade antibiofilme e a atividade antimicrobiana foi avaliada pelo método dos cilindros e pelo monitoramento do crescimento bacteriano através da densidade óptica. O filtrado 224 produzido por um cocobacilo associado à esponja Darwinella sp. foi capaz de inibir em 88,3 ± 9,6 % (p<0.001) e 30,3 ± 14,4 % (p<0.05) a formação de biofilme de Staphylococcus epidermidis ATCC35984 e de Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, respectivamente, sem apresentar atividade antimicrobiana a estes microrganismos Imagens de MEV confirmam a atividade antibiofilme e mostram a ausência de matriz protetora nos biofilmes tratados, indicando que o filtrado atua impedindo a produção da matriz exopolissacarídica. Frente a treze S. epidermidis isolados de cateter venoso central em 2008 no Hospital de Clínicas de Porto Alegre, dez amostras apresentaram redução na formação de biofilme (p<0.05). Adicionalmente, uma fração obtida a partir do filtrado 224 apresentou atividade antimicrobiana contra Chromobacterium violaceum DSM 30191. Análises de HPLC MS-MS e infravermelho indicam a presença do ácido pimélico na amostra. Experimentos visando avaliar se o ácido pimélico é realmente o composto responsável pela atividade antimicrobiana contra C. violaceum estão sendo elaborados. A atividade antibiofilme encontrada pelo filtrado 224 representa um exemplo do conceito mais inovador de terapia antimicrobiana – as moléculas antivirulência – e poderá contribuir no tratamento de infecções relacionadas com a formação de biofilmes, principalmente as que envolvem o uso de biomateriais.

According World Health Organization (WHO) data, infectious diseases cause 25 % of deaths around the world and 45 % in less developed countries. The formation of bacterial biofilms has an important role in pathogenesis been a common cause of persistent infections. Once established biofilm, treatment options become limited because of difficult infusion of antimicrobial agents into biofilms, and the latent state of some bacterial cells that are not affected by antimicrobials and will remain as a focus of re-infection. The search of active molecules from microorganisms is one of the areas in which more is invested in developed countries, especially in bioprospecting research conducted by pharmaceutical companies. This study aimed to obtain metabolites with biological activities, especially antibiofilm and antimicrobial activity, from bacteria associated to marine sponges. We collected 39 marine sponges of which 160 bacteria associated were isolated. Lots of 21 bacteria were selected for the culture phase and metabolites production. Basically we used the method of crystal violet and scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the antibiofilm activity and the antimicrobial activity was evaluated by the method of cylinders and bacterial growth by optical density. The filtrate produced by coccobacilli called 224 associated with Darwinella sp. sponge was able to inhibit to 88.3 ± 9.6 % (p <0.001) and 30.0 ± 14.4 % (p <0.05) biofilm formation of Staphylococcus epidermidis ATCC35984 and Pseudomonas aeruginosa ATCC27853, respectively, without showing antimicrobial activity against these microorganisms SEM images confirm the antibiofilm activity and show the absence of protective matrix in treated biofilms, indicating that the filtrate acts by preventing the production of exopolysaccharide matrix. Considering thirteen S. epidermidis isolates from central venous catheter in 2008 at the Hospital de Clínicas de Porto Alegre, ten samples showed reduction in biofilm formation (p <0.05). Additionally, a fraction obtained from the filtrate 224 presented antimicrobial activity against Chromobacterium violaceum DSM 30191. Analysis of HPLC-MS-MS and infrared indicate the presence of pimelic acid in the sample. Experiments to evaluate if the pimelic acid is actually the compound responsible for antimicrobial activity against C. violaceum are being prepared. The antibiofilm activity found by the 224 filtrate is an example of the most innovative concept of antibacterial therapy - the antivirulence molecules - and may help in the treatment of infections related to the biofilm formation, especially those involving the use of biomaterials.