Datos obtenidos en el trabajo de diploma “Combinación de compuestos fenólicos para inhibir la formación de biopelículas de E. coli 53 5.4.2 Evaluación del efecto de compuestos fenólicos individuales y combinaciones sobre la formación de biopelículas de E. coli uropatógena sobre catéteres de silicona.
INTRODUCCIÓN
Con base en todo lo anterior, una combinación de diferentes compuestos fenólicos podría tener un mayor efecto en la inhibición de la formación de biopelículas que los compuestos individuales. Esto se debe a la acción de cada compuesto en diferentes puntos de control durante las etapas de formación de biopelículas.
ANTECEDENTES
Infecciones Urinarias Asociadas a Catéteres son un Problema de Salud Pública
20 especies únicas de microorganismos de dos muestras de orina recolectadas asépticamente mediante catéter (Hooton et al., 2010). Sin embargo, este tipo de material, en comparación con otros materiales médicos como el cloruro de polivinilo y el acero inoxidable, presenta una mayor adhesión bacteriana (Gomes et al., 2015).
Escherichia coli Uropatógena es el Principal Causante de Infecciones Urinarias Asociadas
Por tanto, existe una necesidad real e importante de diseñar estrategias que prevengan el desarrollo de la infección. Asimismo, en el tercer nivel de atención la principal bacteria responsable de la infección fue E.
La Formación de Biopelícula de Escherichia coli Uropatógena como Barrera a los
La segunda etapa de la formación de biopelículas es la adhesión irreversible a la superficie. La red de fimbrias curli contribuye a la estructura rígida y tridimensional de la biopelícula (Beloin et al., 2008).
Tratamientos Emergentes contra las Infecciones Urinarias
Se han generado 32 alternativas diferentes para reducir las ITU y muchos tratamientos en desarrollo apuntan a bloquear la adhesión bacteriana y así evitar la creación de reservorios problemáticos (Barber et al., 2013). Especialmente para las ITU, se ha recomendado ampliamente el consumo de arándano y sus derivados (Howell, 2007; Vasileiou et al., 2013).
Los Compuestos Fenólicos como Agentes Efectivos para el Control de Biopelículas de E
Sin embargo, no se ha investigado la eficacia para reducir la motilidad de E. coli uropatógena de compuestos fenólicos más simples, como ácidos fenólicos de menor peso molecular y flavonoides. Por otro lado, la inhibición de la adhesión de células bacterianas a superficies abióticas, como los catéteres urinarios, es un paso crucial para la colonización de patógenos y la formación de biopelículas. Actualmente se han investigado varias estrategias para inhibir la adhesión bacteriana, como el uso de compuestos fenólicos capaces de modificar la superficie de las bacterias, impidiendo la biosíntesis de adhesinas o afectando la estructura y función de las fimbrias (Klemm et al. al. al. , 2010).
Compuestos fenólicos del arándano y sus posibles derivados del metabolismo microbiano como Los fenoles simples (catecol, ácido benzoico, ácido vainílico, ácido fenilacético y ácido protocaténico) reducen la adhesión de E. Se ha demostrado que algunos compuestos fenólicos, como el galato de epigalocatequina, son eficaces para reducir la formación de biopelículas de E. La inhibición de la formación de biopelículas puede verse afectada. también de la intervención de compuestos fenólicos en la comunicación intercelular a través de diferentes mecanismos como la inhibición de la síntesis de moléculas señal o la interferencia con proteínas receptoras.
Por otro lado, los extractos de brócoli y sus compuestos quercetina y kaempferol redujeron la expresión relativa del gen luxS responsable de la síntesis de los autoinductores-2 (Lee et al., 2011b). Sin embargo, no se han dilucidado los mecanismos por los cuales los compuestos fenólicos modifican la expresión genética. Todos estos estudios demuestran el potencial de los compuestos fenólicos puros o en extractos de plantas para reducir la formación de biopelículas en superficies abióticas.
La Combinación de Compuestos Fenólicos Aumenta su Efectividad Antibacteriana
Compuestos fenólicos que pueden actuar en diferentes puntos de control durante el desarrollo de biopelículas, por ejemplo: i) afectar la motilidad, ii) prevenir la adhesión y iii) interrumpir la comunicación celular. 39 Hay estudios que han reportado el efecto de combinar compuestos fenólicos con antibióticos tanto contra bacterias planctónicas como contra biopelículas (Jayaraman et al., 2010; Lima et al., 2016; Pereira et al., 2014). Por otro lado, el efecto sinérgico de la combinación de diferentes clases de compuestos fenólicos en biopelículas bacterianas ha sido poco investigado (Lemos et al. reportaron el efecto de 25 fracciones de extracto de arándano sobre la formación de biopelículas de E.
Además, se observó que la fracción que contenía miricetina y quercetina en combinación era la más eficaz para reducir la formación de biopelículas de las bacterias en comparación con el control y las fracciones individuales de estos compuestos. Por otro lado, la combinación de miricetina y quercetina redujo la hidrofobicidad de las bacterias, posiblemente debido a interacciones con las estructuras proteicas de la superficie de la membrana, y se observó que esta combinación era más efectiva que las otras facciones. Además, un estudio evaluó el efecto de la combinación de jugo de arándano con ácido caprílico y timol contra la erradicación de E.
A pesar de la evidencia existente sobre el impacto positivo de la combinación de compuestos fenólicos, se sabe poco sobre su modo de acción y cómo la combinación de compuestos contribuye a la eficacia. Esto se debe a la naturaleza relativamente lipófila del ácido cafeico, que interfiere con la estabilidad de la membrana y la actividad metabólica de las bacterias en comparación con otros fenoles. Sin embargo, se observó que el ácido gálico afectó la adhesión de las bacterias y la inhibición de la síntesis de α-hemolisina, un factor de virulencia de S.
HIPÓTESIS
OBJETIVOS
Objetivo General
Objetivos Específicos
MATERIALES Y MÉTODOS
Efecto Antibacteriano de la Combinación de Ácido Protocateico, Ácido Vanílico y
- Evaluación de la Actividad Antibacteriana de los Compuestos Fenólicos sobre
- Evaluación de la Actividad Antibacteriana de la Combinación de Compuestos
Se utilizó el método del tablero de ajedrez para determinar el efecto antibacteriano de la triple combinación de catequina, ácido protocaténico y catequina (Ortega‐Ramirez et al., 2017). Este método compara el efecto antibacteriano de la combinación en diferentes concentraciones con el efecto individual de cada compuesto. Primero, se evaluaron mezclas binarias utilizando las fracciones MIC x MIC de un compuesto combinadas con las fracciones MIC del otro compuesto (ácido protocatenico + ácido vainílico, ácido vanílico + catequina y catequina + ácido protocatenico).
Posteriormente, la mezcla binaria con mejor actividad antibacteriana a dosis más bajas se combinó con fracciones MIC del tercer compuesto. La interacción entre los compuestos de la combinación se obtiene a partir de los valores de ∑CFI:.
Efecto de la Combinación de Ácido Protocateico, Ácido Vanílico y Catequina sobre la
- Determinación de la Concentración Mínima de los Compuestos Fenólicos
Efecto de la combinación de ácido protocaténico, ácido vainílico y catequina sobre la motilidad y adherencia de Escherichia coli uropatógena. A continuación, se evaluó el efecto de la concentración de compuestos fenólicos individuales en la formación de biopelículas E. Para determinar el efecto de los compuestos fenólicos en la formación de biopelículas, se evaluó el contenido de SPE ya que proporcionan la estructura tridimensional de la biopelícula.
La Tabla 2 muestra el efecto antibacteriano de los compuestos fenólicos y la nitrofurantoína utilizados individualmente contra las células planctónicas de E. Estos resultados reflejaron la influencia de la combinación de compuestos fenólicos para reducir las dosis efectivas individuales. Además de evaluar uno de los posibles mecanismos supresores de los compuestos fenólicos, como es la alteración de la membrana bacteriana.
65 Uno de los mecanismos antibacterianos y de erradicación de biopelículas que se ha propuesto para los compuestos fenólicos es la alteración de la membrana bacteriana. La Figura 6 muestra el potencial de estos compuestos individualmente y en combinación para afectar la integridad de la membrana de E. 66 Para continuar con la evaluación del efecto de los compuestos fenólicos sobre la integridad de la membrana bacteriana, se utilizaron modelos de monocapas de membrana utilizando el equilibrio de Langmuir.
La Figura 7 muestra las isotermas de presión superficial por área molecular de la monocapa de fosfolípidos en la interfaz aire-agua y la subfase que contiene los compuestos fenólicos individuales y combinados. Efecto de la combinación de ácido protocatenoico, ácido vanílico y catequina sobre la motilidad y adhesión de E.
Efecto de la Combinación de Ácido Protocateico, Ácido Vanílico y Catequina sobre la
73 La Figura 10 también muestra el efecto de los compuestos fenólicos en la motilidad de enjambre de E. Las bacterias expuestas a compuestos fenólicos mostraron zonas de inhibición más pequeñas que las bacterias de control que mostraron una zona de motilidad de 7,13 mm (p ≤ 0,05). La combinación de compuestos fenólicos redujo el halo de motilidad del enjambre en un 27% respecto al control, siendo el tratamiento más efectivo (p ≤ 0.05).
De los compuestos individuales, el ácido protocatenoico a 6,5 mM y el ácido vanílico a 6 mM no mostraron diferencias significativas entre ellos; Sin embargo, el ácido protocatenoico disminuyó la carga superficial ligeramente más que los otros compuestos fenólicos. Efecto de los compuestos fenólicos individualmente y en combinación sobre la carga superficial y la energía superficial de E. La Tabla 6 muestra el efecto de los compuestos fenólicos sobre la fimbria curli de E.
En este sentido, los compuestos fenólicos individualmente y en combinación aumentaron el nivel de hidrofilicidad de las bacterias, indicando una posible reducción en la adhesión. Anteriormente se había informado que los compuestos fenólicos afectaban las superficies bacterianas. 2012) informaron que los ácidos ferúlico y gálico cambiaron la carga superficial de E. El mecanismo exacto por el cual los compuestos fenólicos cambian la superficie no está completamente aclarado.
Efecto de la Combinación de Catequina, Ácido Protocateico y Ácido Vanílico sobre la
Efecto de una combinación de catequina, ácido protocaténico y ácido vanílico sobre la formación de biopelículas de E. coli uropatógena en catéteres de silicona. coli uropatógena en catéteres de silicona durante 24 horas a 37 °C. El antibiótico a una concentración de 0,4 mM inhibió la formación de biopelículas como consecuencia de la muerte de las células planctónicas (Figura 12D) (p ≤ 0,05). La Figura 13 muestra el efecto de la mitad de MIC de cada compuesto individualmente y en combinación sobre la formación de biopelículas durante 24 h a 37 °C.
La combinación de compuestos fenólicos fue más efectiva para reducir el desarrollo de biopelículas en comparación con los compuestos individuales (p ≤ 0,05). Además, las biopelículas de las bacterias de control parecen más densas con una especie de estructura en forma de red (Figura 14A). En las biopelículas formadas por la exposición de la combinación de compuestos fenólicos se observó la menor densidad celular (Figura 14B);
Los compuestos fenólicos individuales a la mitad de la CIM disminuyeron la inducción de bioluminiscencia de V. A su vez, la combinación de compuestos fenólicos fue más efectiva que el ácido vainílico y el ácido protocatequiico, mostrando una reducción del veintiuno% en la inducción de luminiscencia de V. La formación de biopelículas se puede reducir reduciendo el contenido de SPE de las proteínas y los carbohidratos que afectan la adhesión y la estructura de la biopelícula.
En un estudio, el efecto inhibidor del ácido gálico sobre la síntesis de SPE se asoció con una reducción en la formación de biopelículas de E. Estudios anteriores han informado sobre la eficacia de una combinación de compuestos fenólicos y antibióticos para inhibir la formación de biopelículas bacterianas.
