Análisis de expresión génica durante la inhibición del quorum sensing y la formación de biopelículas de Escherichia coli ATCC 25922 y Staphylococcus aureus ATCC 29213 en presencia de compuestos naturales antimicrobianos

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Date
2022-04-26
Authors
Martínez Lozano, Jerson Andrés
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Las infecciones causadas por microorganismos resistentes a antibióticos convencionales constituyen hoy en día una de las causas más importantes de muerte en el mundo. En general, las bacterias en estado sésil o de biopelícula, persisten en el hospedero mediante una estrategia de supervivencia extraordinaria que no necesariamente se traduce en una virulencia agresiva. Por lo anterior, existe un gran interés en identificar nuevos compuestos antimicrobianos que inhiban el crecimiento planctónico y sésil de bacterias patógenas. En este estudio, se evaluó la actividad biológica del AE de Lippia origanoides quimiotipo timol-carvacrol II (LOTC II) sobre E. coli ATCC 25922 y S. aureus ATCC 29213 y su capacidad de alterar la expresión de genes relacionados con la formación de biopelículas, comunicación Quorum Sensing (QS) y virulencia. La actividad antimicrobiana se determinó mediante la técnica de microdilución en caldo. La actividad sobre la formación y estructura de la biopelícula se evaluó mediante la técnica de cristal violeta y análisis SEM. Se evaluó el efecto de los AE sobre la inhibición de la actividad hemolítica de S. aureus ATCC 29213 mediante microtitulación en placa. La capacidad de motilidad swimming de E. coli se determinó mediante siembra en medio semisólido en cajas de Petri. El análisis de expresión diferencial de genes se realizó mediante la herramienta molecular RT-qPCR. Los resultados obtenidos indicaron que el AE LOTC II presentó un efecto antimicrobiano en Concentracones Mínimas Inhibitorias y Bactericidas (CMI y CMB) de 0.45 y 0.75 mg/mL, respectivamente sobre los dos microorganismos. El AE de LOTC II presentó actividad antibiopelícula, inhibiendo la formación de la biopelícula de los microorganismos evaluados mayor a un 70%, en concentraciones sub-inhibitorias. El efecto antibiopelícula del AE de LOTC II, fue evidenciado mediante micrografías SEM, que demostraron la alteración morfológica y estructural de la biopelícula y la membrana bacteriana. En el caso de E. coli el AE LOTC II inhibió de la motilidad en un un 58% en concentraciones sub-inhibitorias. Por otra parte, el AE LOTC inhibió la actividad hemolítica de S. aureus por encima del 50% en concentraciones sub-CMI50 de LOTC II, lo que sugiere una alteración de las vías de señalización QS. Mediante la correlación de los cambios en la expresión diferencial de genes con las rutas metabólicas relacionadas, se determinó que el posible mecanismo de acción del AE LOTC II sobre E. coli ATCC 259922 y S. aureus ATCC 29213 está relacionado con la inhibición de componentes importantes en la motilidad, adhesión a superficies, agregación celular, producción de exopolísacarido y reguladores transcripcionales de la comunicación QS y formación de biopelículas. Los resultados obtenidos en este estudio permitieron identificar posibles mecanismos de acción de LOTC II sobre la formación de biopelículas que podrían servir como base para el desarrollo de nuevos estudios enfocados en la determinación de dianas terapéuticas y desarrollo de nuevos fármacos antimicrobianos.
Description
Keywords
biopelículas, quorum sensing, análisis de expresión génica, aceites esenciales
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