Produção, extração e purificação de compostos bioativos de Pseudomonas aeruginosa e aplicação de di-ramnolipídeos em modelos murinos de dor e inflamação

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dc.contributor.advisorVignoli, Josiane Alessandra
dc.contributor.authorWessel, Kamila Byanca Baldin
dc.contributor.bancaAmador, Ismael Rodrigues
dc.contributor.bancaAlves, Luis Paulo Silveira
dc.contributor.bancaMelo, Marcelo Rodrigues de
dc.contributor.bancaMartinez, Renata
dc.contributor.coadvisorCasagrande, Rúbia
dc.coverage.extent147 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-11-07T15:12:46Z
dc.date.available2024-11-07T15:12:46Z
dc.date.issued2023-01-25
dc.description.abstractPseudomonas aeruginosa é uma bactéria Gram-negativa versátil, um patógeno oportunista capaz de sintetizar e excretar uma gama de metabólitos, conferindo uma habilidade única de interação com o ambiente e hospedeiro. Entre estes metabólitos, estão os ramnolipídeos e as fenazinas, classes de moléculas de interesse para diferentes ramos industriais. Estes compostos são produzidos de forma regulada por um mecanismo de comunicação celular conhecido como quorum sensing (QS). Esse mecanismo de regulação atua por meio de duas classes de moléculas sinalizadoras, acil-homoserinolactonas e quinolonas, que exercem papéis fundamentais na coordenação da expressão gênica do patógeno. Entre as quinolonas a 4-hidroxi-2-heptil-quinolona (HHQ) e a 2-heptil-3,4-hidroxi-quinolona (PQS) são as principais moléculas. Outra molécula, potencialmente sinalizadora, recentemente descoberta é o aeruginaldeído, entretanto pouco se sabe sobre as possíveis atividades deste composto. Essa miríade de sinalizadores e metabólitos apresenta papel central durante a infecção causada por P. aeruginosa, regulando tanto a expressão de fatores de virulência da bactéria como modulando a resposta do sistema imune do hospedeiro. Na área farmacológica, há uma busca por ativos efetivos e que não provoquem efeitos colaterais, tais como medicamentos anti-inflamatórios. A dor de origem inflamatória é um sintoma comum a diversas patologias, e atualmente o controle da dor ocorre principalmente da utilização de medicamentos anti-inflamatórios não-esteroidais (AINEs), mas que, usualmente, apresentam efeitos colaterais. Considerando a necessidade de novas abordagens terapêuticas o objetivo do presente trabalho foi desenvolver processos de produção, extração e purificação de fenazinas, aeruginaldeído e PQS produzidos por fermentação submersa de P. aeruginosa PAO1; e investigar o potencial terapêutico de di-ramnolipídeos purificados em modelos murinos de dor e inflamação. A produção dos metabólitos por P. aeruginosa PAO1 ocorreu em meio de sais e glicerol, com e sem caseinato de sódio. A extração ácido-base foi realizada com clorofórmio em quatro pHs, e com acetato de etila em dois pHs. As purificações ocorreram por cromatografia em camada delgada preparativa e por extração em fase sólida. Os principais compostos obtidos com pureza compatível para testar suas possíveis propriedades foram PQS, aeruginaldeído, fenazina-1-carboxiamida, ácido fenazina-1-carboxílico e quinolina 2-hidroximetil-4-quinolinol. Assim, o presente trabalho demonstrou grande relevância no isolamento de bioativos com possíveis propriedades biológicas de interesse para aplicação nas indústrias farmacêutica e cosmética. Ademais, di-ramnolipídeos purificados de P. aeruginosa PAO1 apresentaram efeitos analgésicos e anti-inflamatórios em modelos murinos de dor e inflamação, uma vez que inibiram comportamentos de dor induzidos pela carragenina, formalina e ácido acético, assim como reverteram o infiltrado leucocitário no tecido e inibiram o recrutamento leucocitário e a produção de ânion superóxido no peritônio, ambos induzidos por carragenina.
dc.description.abstractother1Pseudomonas aeruginosa is an versatile Gram-negative bacterium, an opportunistic pathogen capable of synthesizing and excreting a range of metabolites, conferring a unique ability to interact with the environment and host. Among these metabolites are rhamnolipids and phenazines, classes of molecules of interest to different industrial branches. These compounds are produced in a regulated manner through a cellular communication mechanism known as quorum sensing (QS). This regulatory mechanism operates through two classes of signaling molecules, acylhomoserinolactones and quinolones, which play key roles in coordinating the pathogen's gene expression. Among the quinolones, 4-hydroxy-2-heptyl-quinolone (HHQ) and 2-heptyl-3,4-hydroxy-quinolone (PQS) are the main molecules. Another potentially signaling molecule recently discovered is aeruginaldehyde; however, little is known about the possible activities of this compound. This myriad of signals and metabolites play a central role during the infection caused by P. aeruginosa, regulating both the expression of bacteria's virulence factors and modulating the response of host's immune system. In the pharmacological area, there is a search for effective actives that do not cause side effects, such as anti-inflammatory drugs. Inflammatory pain is a common symptom to several pathologies and, currently, the pain control mainly occurs with the use of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), which usually have side effects. Considering the need for new therapeutic approaches, the objective of this work was to develop processes for the production, extraction and purification of phenazines, aeruginaldehyde and PQS produced by submerged fermentation of P. aeruginosa PAO1; and to investigate the therapeutic potential of purified di-rhamnolipids in murine models of pain and inflammation. The production of metabolites by P. aeruginosa PAO1 occurred in a medium of salts and glycerol, with and without sodium caseinate. Acid-base extraction was performed with chloroform at four pHs, and with ethyl acetate at two pHs. Purifications were performed by preparative thin layer chromatography and solid phase extraction. The main compounds obtained with compatible purity to test their possible properties were PQS, aeruginaldehyde, phenazine-1-carboxyamide, phenazine-1-carboxylic acid and 2-hydroxymethyl-4-quinolinol quinoline. Thus, the present work demonstrated great relevance in the isolation of bioactives with possible biological properties of interest for application in the pharmaceutical and cosmetic industries. Furthermore, purified di-rhamnolipids from P. aeruginosa PAO1 showed analgesic and anti-inflammatory effects in murine models of pain and inflammation, since they inhibited pain behaviors induced by carrageenan, formalin and acetic acid, as well as reverted the leukocyte infiltrate in the tissue and inhibited the recruitment leukocytes and the production of superoxide anion in the peritoneum, both induced by carrageenan.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18423
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.subjectP. aeruginosa
dc.subjectFenazinas
dc.subjectQuinolonas
dc.subjectDi-ramnolipídeo
dc.subjectAnalgésico
dc.subjectBiotecnologia
dc.subjectPseudomonas aeruginosa
dc.subjectBiotecnologia - Antioxidantes
dc.subject.capesCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.keywordsP. aeruginosa
dc.subject.keywordsPhenazine
dc.subject.keywordsQuinolones
dc.subject.keywordsDi-rhamnolipid
dc.subject.keywordsAnalgesic
dc.subject.keywordsBiotechnology
dc.subject.keywordsBiotechnology - Antioxidants
dc.titleProdução, extração e purificação de compostos bioativos de Pseudomonas aeruginosa e aplicação de di-ramnolipídeos em modelos murinos de dor e inflamação
dc.title.alternativeProduction, extraction and purification of bioactive compounds produced by Pseudomonas aeruginosa and application of di-rhamnolipids in models of pain and inflammation
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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