Mecanismo de ação e efeitos imunoestimulatórios de bovicina HC5, uma bacteriocina produzida por Streptococcus bovis HC5

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Paiva, Aline Dias
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Associações micorrízicas; Bactérias láticas e probióticos; Biologia molecular de fungos de interesse; Doutorado em Microbiologia Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Bovicina HC5; Streptococcus bovis HC5; Liipídeo II; Efeitos morfológicos; Expressão de citocinas; Bovicin HC5; Lipid II; Morphological effects; Expression of cytokines; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOSSANIDADE::MICROBIOLOGIA AGRICOLA
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/1563

Bovicina HC5 é um lantibiótico do tipo A produzido por Streptococcus bovis HC5, uma bactéria gram-positiva anaeróbia, isolada do rúmen de bovinos. Bovicina HC5 é um peptídeo de 2449 Da, anfifílico e positivamente carregado, com amplo espectro de atividade e que contém um padrão de anéis de lantionina semelhante ao encontrado em nisina, a bacteriocina mais conhecida. Resultados prévios indicaram que bovicina HC5 promove a liberação de potássio intracelular e a depleção de ATP intracelular nas células sensíveis, sendo que essa atividade é aumentada em condições de pH ácido. Entretanto, a atividade antimicrobiana de bovicina HC5 persiste mesmo em valores de pH alcalinos, o que sugere que bovicina HC5 possa ter outro mecanismo de ação juntamente com a depleção de potássio e ATP. Ainda que bovicina HC5 tenha sido caracterizada como uma bacteriocina efetiva e de amplo espectro antimicrobiano, a segurança para sua aplicação in vivo permanece limitada em função de poucas informações relacionadas ao mecanismo de ação aos efeitos imunoestimulatórios de bovicina HC5. Além disso, embora algumas estirpes de S. bovis sejam genética e fisiologicamente distintas de isolados patogênicos envolvidos em infecções em humanos, os efeitos da administração de S. bovis HC5 a modelos animais ainda não foram estudados. Neste trabalho, o mecanismo de ação de bovicina HC5 foi elucidado, tendo como foco o papel do Lipídeo II, sendo também avaliados os efeitos morfológicos e imunoestimulatórios de bovicina HC5 e S. bovis HC5 após administração oral a camundongos BALB/c. Utilizando membranas modelo artificiais de diferentes composições lipídicas e ensaios de permeabilidade foi possível determinar que o xxviLipídeo II, um importante precursor da síntese da parede celular em bactérias, é utilizado como alvo específico de bovicina HC5 em células bacterianas sensíveis. A atividade de formação de poros de bovicina HC5 foi claramente dependente da espessura da membrana e pode ser detectada somente em membranas finas. Bovicina HC5 foi capaz de recrutar moléculas de Lipídeo II em estruturas semelhantes a poros, e de sequestrar moléculas de Lipídeo II em domínios, inibindo a síntese da parede celular bacteriana. Em seguida, a interação entre bovicina HC5 e Lipídeo II foi examinada utilizando espectroscopia de fluorescência do triptofano e dicroísmo circular. A presença de Lipídeo II alterou a orientação de bovicina HC5 em membranas lipídicas, de paralelo para perpendicular em relação à superfície da membrana, e a estrutura secundária de bovicina HC5 foi também significativamente alterada após interação com Lipídeo II. A interação de bovicina HC5 com Lipídeo II foi altamente estável, ocorrendo mesmo em pH 2,0. De acordo com esses resultados, bovicina HC5 possui mecanismo de ação semelhante ao da nisina, embora algumas diferenças em relação à capacidade de formação de poros e interação com Lipídeo II tenham sido demonstradas. Os efeitos da administração oral de bovicina HC5 e S. bovis HC5 (células viáveis e mortas após tratamento térmico) a sistemas modelos animais foram também avaliados. A administração oral de bovicina HC5 por 58 dias a camundongos BALB/c resultou em reduzido ganho de peso e alterações no intestino delgado, embora nenhuma mudança fisiológica tenha sido detectada no intestino. Um aumento da expressão relativa de TGF-β, INF-γ e IL-12 no intestino delgado foi observado após administração de bovicina HC5. Importantes alterações histológicas e morfométricas foram detectadas no intestino dos animais tratados com S. bovis HC5. A produção de citocinas no intestino também foi alterada após administração oral de S. bovis HC5, e o padrão de expressão de citocinas diferiu entre células vivas e mortas após tratamento térmico. Um aumento na expressão relativa de IL-12 e INF-γ foi observado em animais que receberam células viáveis de S. bovis HC5, enquanto um aumento na expressão relativa de IL-5, IL-13 e TNF-α foi detectado em animais tratados com células de S. bovis HC5 mortas após tratamento térmico. Esses resultados indicam que a administração oral de bovicina HC5 causou alterações morfológicas no intestino delgado de camundongos BALB/c, sendo capaz de estimular o sistema imune em nível local. A administração oral de S. bovis HC5 resultou em alterações histológicas e morfométricas no intestino, havendo diferenças distintas na atividade imunoestimulatória de células vivas e mortas de S. bovis HC5.