Péptidos derivados de la secuencia RRWQWRMKKLG: Evaluación de la actividad antibacteriana contra cepas ATCC Gram positivas y Gram negativas

Abstract

La alta incidencia de infecciones y el surgimiento de bacterias resistentes a los agentes antibacterianos es una amenaza a la salud pública global, la infección con bacterias como Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y Staphylococcus aureus meticilino-resistente (MRSA por sus siglas en inglés) ha llevado al aumento en la mortalidad, estadía intrahospitalaria de los pacientes y costos de atención en salud. Los péptidos antimicrobianos (PAMs) son potenciales fármacos antibacterianos debido a que han mostrado alta actividad antibacteriana, amplio espectro de acción y menor probabilidad de generar resistencia por parte de las bacterias. La lactoferrina bovina y su derivado, la lactoferricina bovina (LfcinB) han sido ampliamente estudiados debido a su acción antimicrobiana, anticancerígena e inmunomoduladora. El presente proyecto de investigación tuvo como objetivo sintetizar y evaluar el efecto antibacteriano de péptidos derivados de la secuencia LfcinB (20-30) RRWQWRMKKLG. Los péptidos fueron obtenidos por síntesis en fase sólida usando la estrategia Fmoc/tBu, caracterizados por RP-HPLC y ESI-Q-TOF y se evaluó la actividad antibacteriana (MIC, MBC, curvas de letalidad) con base en la guía del CLSI. Adicionalmente se evaluó la inducción de resistencia, el efecto sinérgico con antibióticos de uso común y el efecto hemolítico de los péptidos promisorios. Se evidenció que los péptidos 26[Nal]-LfcinB (20-30) (MIC=15.5 µM), 26[F]-LfcinB (20-30)2 (MIC=15 µM), 26[F]-LfcinB (20-27)2 (MIC=9.1 µM) y LfcinB (20-25)2 (MIC=11.4 µM) para E. coli ATCC 25922 y el péptido 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 (MIC=14.5 µM) para S. aureus ATCC 29213, presentaron la mejor actividad antibacteriana, la cual fue potenciada hasta 8 veces con respecto al péptido original (LfcinB (20-30)) y se mantuvo en aislados clínicos sensibles y multidrogoresistentes de E. coli y S. aureus; el efecto antibacteriano de estos péptidos se da por mecanismos bactericidas, evidenciado en la evaluación de curvas de letalidad. Se observó un efecto sinérgico en la combinación de los péptidos 26[F]-LfcinB (20-30)2 y 26[F]-LfcinB (20-27)2 con ciprofloxacina y ceftriaxona contra E.coli, mientras que el efecto del péptido 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 con vancomicina contra S. aureus fue antagónico. El ensayo de inducción de resistencia demostró que todos los péptidos, a excepción del 26[F]-LfcinB (20-30)2, generaron resistencia ante las cepas evaluadas, sin embargo, se evidenció que en los antibióticos de uso común la adaptación se da a mayor velocidad. Finalmente, los péptidos promisorios tuvieron un efecto hemolítico menor al 5% y un índice terapéutico >1 indicando baja toxicidad de estos. Estos resultados indican que los péptidos 26[Nal]-LfcinB (20-30), 26[F]-LfcinB (20-30)2, 26[F]- LfcinB (20-27)2, LfcinB (20-25)2 y 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 son promisorios para el tratamiento de infecciones bacterianas por E. coli y S. aureus, sin embargo, se requiere de estudios adicionales (Texto tomado de la fuente).

The high incidence of infections and the emergence of bacteria resistant to antibacterial agents is a threat to global public health, infection with bacteria such as Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) increase the mortality, hospital stay and health care costs. Antimicrobial peptides (AMPs) are potential antibacterial drugs because they have shown high antibacterial activity, a broad action spectrum and a lower probability of generating resistance by bacteria. Bovine lactoferrin and its derivate, bovine lactoferricin (LfcinB) have been widely studied due to their antimicrobial, anticancer and immunomodulatory action. The objective of this research was to synthesize and evaluate the antibacterial effect of peptides derived from the LfcinB sequence (20-30). The peptides were synthesized by the Fmoc/tBu strategy, characterized by RP-HPLC and ESI-Q-TOF and the antibacterial activity (MIC, MBC, lethality curves) was evaluated based on the CLSI guideline. In addition, the induction of resistance, the synergistic effect with commonly used antibiotics and the hemolytic effect of the promising peptides were evaluated. It was evidenced that the peptides 26[Nal]-LfcinB (20-30) (MIC=15.5 µM), 26[F]-LfcinB (20- 30)2 (MIC=15 µM), 26[F]-LfcinB (20-27)2 (MIC=9.1 µM) y LfcinB (20-25)2 (MIC=11.4 µM) for E. coli ATCC 25922 and peptide 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 (MIC=14.5 µM) for S. aureus ATCC 29213, presented the best antibacterial activity, which was enhanced up to 8 times with respect to the original peptide and it was maintained in sensitive and multidrug-resistant clinical isolates of E. coli and S. aureus; The antibacterial effect of these peptides occurs through bactericidal mechanisms, evidenced in the evaluation of lethality curves. A synergistic effect was observed in the combination of peptides 26[F]-LfcinB (20-30)2 and 26[F]-LfcinB (20-27)2 with ciprofloxacin and ceftriaxone against E. coli, while the effect of peptide 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 with vancomycin against S. aureus was antagonistic. The resistance induction test demonstrated that all peptides, except for 26[F]-LfcinB (20- 30)2, generated resistance to the strains evaluated; however, it was evident that in commonly used antibiotics adaptation occurs at a greater speed. Finally, the promising peptides had a hemolytic effect less than 5% and a therapeutic index >1 indicating low toxicity. These results indicate that peptides 26[Nal]-LfcinB (20-30), 26[F]-LfcinB (20-30)2, 26[F]- LfcinB (20-27)2, LfcinB (20-25)2 and 26[Nal]-LfcinB (20-30)2 are promising for the treatment of bacterial infections by E. coli and S. aureus, however, additional studies are required.