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Apr 20, 2024

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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11687 (2023) Citar este artigo 255 Acessos 1 Detalhes da Altmetric Metrics Candida albicans, fungo comum da flora humana, pode se tornar um agente oportunista

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11687 (2023) Citar este artigo

255 acessos

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Candida albicans, um fungo comum da flora humana, pode se tornar um patógeno oportunista e causar candidíase invasiva em indivíduos imunocomprometidos. A formação de biofilme é a principal causa da resistência aos antibióticos durante infecções por C. albicans e o tratamento de células formadoras de biofilme é um desafio devido à sua natureza intratável e persistente. O estudo pretende explorar o potencial terapêutico de compostos produzidos naturalmente por bactérias marinhas competitivas residentes em biofilmes marinhos contra o biofilme de C. albicans. Para este fim, descobriu-se que a 3-hidroxi cumarina (3HC), um composto identificado a partir do sobrenadante da cultura livre de células da bactéria marinha Brevundimonas abyssalis, exibia atividade anti-biofilme e anti-hifa contra isolados de referência e clínicos de C. albicans. O composto demonstrou efeitos inibitórios significativos nos biofilmes e prejudicou a transição levedura-hifa, rugas e morfologia do filamento na concentração inibitória mínima do biofilme (MBIC) de 250 µg mL-1. Curiosamente, a análise quantitativa por PCR do biofilme de C. albicans tratado com 3HC revelou uma regulação negativa significativa dos genes de virulência (hst7, ume6, efg1, cph1, ras1, als1) associados à adesão e morfogênese. Além disso, o 3HC apresentou características não fungicidas e não tóxicas contra eritrócitos humanos e células bucais. Em conclusão, este estudo mostrou que os biofilmes marinhos são uma fonte oculta de diversos medicamentos terapêuticos, e o 3HC pode ser um medicamento potente para tratar infecções por C. albicans.

Candida albicans é um fungo polimórfico comensal que geralmente habita a pele humana e a superfície das membranas mucosas. Contudo, sob certas condições, como falha do sistema imunitário e desequilíbrio da microbiota, esta espécie fúngica pode tornar-se patogénica e causar candidíase oral e vaginal superficial, bem como candidíase invasiva1,2. Estudos registraram quase 50.000 mortes anualmente devido à candidíase invasiva, sendo C. albicans a espécie mais relatada, responsável por 40–50% dos casos3,4. O principal fator que conduz à patogênese de C. albicans é sua capacidade de formar biofilme em superfícies bióticas e abióticas, seguida por outras características importantes de virulência, como transições de levedura para hifas, morfologia filamentosa, morfologia de rugas e secreção. de enzimas proteolíticas e lipolíticas5. Além disso, características de virulência, incluindo adesão, hifas e formação de biofilme permitem que C. albicans acesse tecidos profundos para infecções sistêmicas. O combate contra as características de virulência de C. albicans envolve quatro classes principais de medicamentos antifúngicos, incluindo polienos, equinocandinas, análogos de nucleosídeos e azóis6,7. No entanto, descobriu-se que a formação de biofilme por C. albicans ganha resistência genética contra a maioria dos medicamentos antifúngicos usados ​​atualmente. Portanto, existe uma necessidade crítica de agentes terapêuticos alternativos para combater infecções mediadas por biofilme e para superar as limitações das terapias antifúngicas atuais. Neste meio, a busca por novos compostos anti-Candida é imperativa, particularmente em ambientes naturais como o ambiente marinho.

A exploração de produtos naturais, como compostos derivados de bactérias marinhas, oferece novas perspectivas para o desenvolvimento de novas entidades farmacêuticas. Em condições ambientais naturais, os biofilmes marinhos consistem em comunidades bacterianas multiespécies próximas, com grande troca de metabólitos e proteínas, bem como estilos de vida coordenados. Estas interações complexas podem beneficiar ou prejudicar os grupos bacterianos em interação e ajudar os consórcios bacterianos a manter o equilíbrio ecológico. Por exemplo, as comunidades bacterianas residentes estabelecem interações cooperativas (benéficas) ou competitivas (prejudiciais), que afetam a sucessão do biofilme, a biomassa e a resistência ao estresse. Vários estudos independentes demonstraram que bactérias associadas à superfície produzem compostos bioativos com importância clínica, incluindo antibióticos e agentes anti-biofilme8,9,10. Esses agentes bioativos permitem anular a competição pela colonização da superfície. Nossa hipótese é que alguns desses compostos bioativos podem ser usados ​​vantajosamente para inibir patógenos humanos.

 98.0%. To test their anti-biofilm efficacy, stock solutions of procured compounds were prepared with respect to their solubility in different solvents (methanol, ethanol, and water). These compounds were tested against C. albicans in a 24-well MTP using YEPD and Spider media for planktonic and biofilm cells, respectively, as described earlier32. Each well was loaded with 1 mL of appropriate growth medium, 106 CFU/mL of C. albicans 90028 cells, and selected compounds at 500 µg mL−1 concentration. The MTPs were incubated at 37 ℃ for 24 h and 48 h for planktonic and biofilm-forming cells, respectively. To assess the planktonic cell density, the 24 h incubated plates were read at 600 nm. On the other hand, biofilm-forming cells underwent a similar experimental procedure to that of bacterial screening mentioned above. Among the tested compounds, 3HC exhibited potential anti-biofilm activity against all the C. albicans strains without exerting any influence on planktonic cells, and therefore selected for further study./p> 95%) against C. albicans (Supplementary Fig. S1b). Furthermore, the results revealed that the CFCS of bacterial strain 6HZ5 did not affect the growth of C. albicans cells./p> 0.05) inhibited at lower concentrations (Fig. 2a). This was further substantiated by testing the metabolic viability of the cells in the presence and absence of 3HC using Alamar blue (Fig. 2b)./p> 95% without any loss in the planktonic growth. (b) Measurement of C. albicans metabolic viability after 24 h growth in the presence and absence of 3HC, using Alamar blue. The image shows a significant reduction in cell viability at 1000 µg mL−1 (MIC) and no reduction in viability at sub-MICs. Error bars indicate the mean values of three experimental triplicates. (c) Representative 96-well microtiter plate stained with Alamar blue displaying the true metabolic state of 3HC-treated C. albicans cells./p> 90% at MBIC (blue bar) of 3HC. Error bars represent standard deviation from the mean (n = 9). (b) Effect of different concentrations of 3HC on metabolic viability of biofilms formed by various C. albicans strains (×200 magnification). A dose dependent reduction in biofilm viability and was observed in all the four isolates of C. albicans. Treatment at MBIC had significant reduction in biofilm biomass viability. (c) Representative FESEM images of untreated C. albicans 90028 and those exposed to 3HC at 2 MBIC, MBIC, ½ MBIC and ¼ MBIC showing complete dose-dependent biofilm reduction and complete inhibition of hyphal formation./p> 10-fold). Additionally, the downregulation of other adhesion and filamentation-related genes, including efg1, cph1, eap1, ras1, als1 and ece1, further corroborates the in vitro efficacy of 3HC in anti-biofilm, anti-hyphal, and phenotypic switch control (Supplementary Fig. S7)./p>