Efeito das nanopartículas de prata biogënicas sobre os fatores de virulência e sistema quorum sensing em Pseudomonas aeruginosa

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dc.contributor.advisorNakazato, Gerson
dc.contributor.authorSaeki, Erika Kushikawa
dc.contributor.bancaKobayashi, Renata Katsuko Takayama
dc.contributor.bancaOgatta, Sueli Fumie Yamada
dc.contributor.bancaGarcia, Doroti de Oliveira
dc.contributor.bancaEller, Lizziane Kretli Winkelströter
dc.coverage.extent120 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-07-24T17:44:35Z
dc.date.available2024-07-24T17:44:35Z
dc.date.issued2021-06-07
dc.description.abstractO estudo dos compostos com atividade antivirulência para o controle da patogenicidade bacteriana estão em destaque na literatura atual. Dentre estes compostos, as nanopartículas de prata são cada vez mais pesquisadas para o controle da disseminação das infecções por P. aeruginosa. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito das nanopartículas de prata biogênicas (bio-AgNP) nos fatores de virulência e Sistema Quorum Sensing (QS) em Pseudomonas aeruginosa. As bio AgNPs foram sintetizadas pelo método de redução da prata iônica pelo fungo Fusarium oxysporum e os ensaios foram realizados com isolados clínicos e ambientais de P. aeruginosa e com as cepas de referência PAO1 e PA14. A identificação dos isolados foi realizada por métodos bioquímicos e moleculares e foram determinadas as concentrações inibitórias mínimas (CIM) e bactericidas mínimas (CBM). Os ensaios para avaliar a produção de fatores de virulência (motilidade, ramnolipídeos, protease alcalina, elastase e piocianina) e capacidade de formação de biofilmes foram realizados. O ensaio de RT-qPCR foi realizado para determinar o efeito da bio-AgNP nos genes reguladores de QS (lasI, lasR, rhlI, rhlR, pqsA e mvfR). As CIM variaram de 15,62-62,50 µM, e a CBM foi de 125 µM para PAO1 e PA14. Os resultados mostraram que as concentrações subinibitórias (1/2 CIM) de bio-AgNP (7,81 a 31,25 µM) aumentaram significativamente (p < 0,050) as motilidades swarming, swimming e twitching, em 40,0%, 40,0% e 46,7% nos isolados clínicos e ambientais, respectivamente. Observou-se que a bio-AgNP aumentou significativamente (p < 0,050) a capacidade de formação de biofilmes em um isolado de paciente com fibrose cística. O tratamento com as concentrações subinibitórias de bio-AgNPs em PAO1 não afetou a produção de protease e biofilme. Entretanto, houve redução significativa (p < 0,05) na motilidade e na produção de ramnolipídeos e elastase. Na cepa PA14 houve estímulo na motilidade swarming e twitching, além da produção de elastase, piocianina e formação de biofilme. Os tratamentos com bio-AgNPs também aumentaram a expressão (p < 0,05) dos genes controladores do sistema QS em P. aeruginosa PAO1 e PA14. Conclui-se que o tratamento com concentrações subinibitórias de bio-AgNPs favoreceu o aumento fenotípico na maioria dos fatores de virulência testados. As cepas PAO1 e PA14 apresentaram diferentes respostas ao tratamento com as bio-AgNPs. A exposição bacteriana as baixas concentrações de bio-AgNPs pode promover o aumento na expressão dos genes reguladores do Sistema QS em P. aeruginosa. Por isso, a aplicação das bio-AgNP na terapia antibiofilme e antivirulência precisa ser avaliada com cautela, para que os compostos sejam utilizados na concentração adequada, o sistema QS seja definitivamente interrompido e os fatores de virulência sejam controlados.
dc.description.abstractother1The study of compounds with antivirulence activity to control bacterial pathogenicity are highlighted in the current literature. Among these compounds, silver nanoparticles are increasingly being researched to control the spread of P. aeruginosa infections. This study aimed to assess the effects of biogenic silver nanoparticles (bio-AgNPs) on virulence factors and quorum sensing (QS) in Pseudomonas aeruginosa. Bio-AgNPs were synthesized by Fusarium oxysporum through reduction of ionic silver. Clinical and environmental isolates, as well as reference strains (PAO1 and PA14), were tested. Isolates were identified by biochemical and molecular methods. Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC), production of virulence factors (motility, rhamnolipids, alkaline protease, elastase, and pyocyanin), and biofilm formation were assessed. RT-qPCR was performed to determine the effect of bio-AgNPs on PAO1 and PA14 QS regulatory genes (lasI, lasR, rhlI, rhlR, pqsA, and mvfR). MICs ranged from 15.62 to 62.50 µM, and the MBC for PAO1 and PA14 was 125 µM. Subinhibitory concentrations (1/2 MIC) of bio-AgNPs (7.81–31.25 µM) significantly increased (p < 0.05) swarming, swimming, and twitching motilities in clinical and environmental isolates, by 40.0, 40.0, and 46.7%, respectively. Bio-AgNPs significantly enhanced (p < 0.05) biofilm formation in an isolate from a patient with cystic fibrosis. Treatment of PAO1 with bio-AgNPs did not affect protease or biofilm production. However, there was a significant reduction (p < 0.05) in motility and rhamnolipid and elastase production. In PA14, bio-AgNPs enhanced swarming and twitching motilities as well as elastase, pyocyanin, and biofilm production. Bio-AgNP treatments increased the expression (p < 0.05) of QS regulatory genes in PAO1 and PA14. It was concluded that treatment with subinhibitory concentrations of bio AgNPs increased the phenotypic expression of most of the tested virulence factors. PAO1 and PA14 showed different responses to bio-AgNP treatment. The results suggest that bacterial exposure to low concentrations of bio-AgNPs may enhance expression of QS regulatory genes in P. aeruginosa. Therefore, the application of bio-AgNP in antibiofilm and antivirulence therapy needs to be evaluated with caution, so that the compounds are used in the appropriate concentration, the QS system is definitively interrupted and the virulence factors are controlled.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17074
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCB - Departamento de Microbiologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Microbiologia
dc.subjectAntibiofilme
dc.subjectAntivirulência
dc.subjectNanopartículas metálicas
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectPercepção de quorum
dc.subjectPseudomonas aeruginosa
dc.subjectBactérias gram-negativas
dc.subjectAgentes antibacterianos
dc.subjectPseudomonas aeruginosa - Antibiofilme
dc.subjectPseudomonas aeruginosa - Antivirulência
dc.subjectPseudomonas aeruginosa - Nanopartículas metálicas
dc.subject.capesCiências Biológicas - Microbiologia
dc.subject.keywordsAnti-biofilm
dc.subject.keywordsAnti-virulence
dc.subject.keywordsMetallic nanoparticles
dc.subject.keywordsNanotechnology
dc.subject.keywordsQuorum sensing
dc.subject.keywordsGram-negative bacteria
dc.subject.keywordsAntibacterial agents
dc.subject.keywordsPseudomonas aeruginosa - Antibiofilm
dc.subject.keywordsPseudomonas aeruginosa - Antivirulence
dc.subject.keywordsPseudomonas aeruginosa - Metal nanoparticles
dc.titleEfeito das nanopartículas de prata biogënicas sobre os fatores de virulência e sistema quorum sensing em Pseudomonas aeruginosa
dc.title.alternativeEffect of biogenic silver nanoparticles against the virulence and quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Biológicas

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