Péptidos sintéticos, solos o combinados con antibióticos, como nueva estrategia sanitaria en avicultura, en el modelo Salmonella enterica
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Resumen
Diversos agentes etiológicos representan una amenaza constante para la salud humana y animal, especialmente cuando comprometen especies destinadas al consumo, como ocurre en la industria avícola. En este contexto, la bacteria Gram-negativa Salmonella sobresale por su alta prevalencia y su notable capacidad zoonótica, dado que varios de sus serovares entéricos patógenos pueden transmitirse entre aves y humanos, generando repercusiones tanto sanitarias como económicas. Para su control, la avicultura ha recurrido principalmente a la vacunación y al uso de antibióticos; No obstante, el empleo indiscriminado de estos últimos ha favorecido la generación de cepas resistentes y la presencia de residuos antimicrobianos en productos de origen aviar destinados al consumo humano.
En la búsqueda de alternativas terapéuticas eficaces y seguras, los péptidos antimicrobianos (PAMs) se han consolidado como una herramienta prometedora gracias a su amplio espectro, su baja propensión a inducir resistencia y su potencial sinérgico con antibióticos. En este trabajo se evaluó la actividad antibacteriana de péptidos sintéticos derivados de la Lactoferricina bovina (LfcinB), solos o en combinación con antibióticos, contra los serovares de Salmonella enterica subsp. enterica serovar typhimurium (ATCC 14028) y Salmonella enterica subsp. enterica serovar gallinarum biovar pullorum (ATCC 13036), dos de los principales agentes asociados a infecciones aviares y zoonosis alimentarias. Además de aislados clínicos de Salmonella enterica subsp. enterica serovar enteritidis y Salmonella enterica subsp. enterica serovar gallinarum biovar pullorum.
Los resultados mostraron que varios péptidos derivados de LfcinB, tanto diméricos como monoméricos, presentaron actividad antibacteriana significativa frente a las cepas evaluadas. Con valores de concentración mínima inhibitoria (CMI) entre 7 y 15 μM En S. typhimurium, los péptidos (RRWQWRFKKLG)₂K-Ahx (CMI = 7μM) y (RRWQWRRLLR)₂K-Ahx (CMI = 11 μM) destacaron por su alta eficacia y efecto prolongado, hasta por 36 horas. En S. pullorum, péptidos como (RRWQWR)₂K-Ahx (CMI = 11 μM) y KKWQWK-Ahx-RLLRRLLR (CMI = 12 μM) mostraron resultados sobresalientes. Asimismo, la mayoría de los péptidos exhibieron un bajo potencial hemolítico (<10%), lo que sugiere una buena biocompatibilidad.
Las pruebas de sinergismo revelaron interacciones positivas entre péptidos y Enrofloxacina, evidenciadas por una reducción significativa de la CMI de ambos agentes contras S. typhimurium y la mezcla de los péptidos con Oxitetraciclina también reveló interacciones favorables, puesto que también se presentó reducción en la CMI de estos agentes contra S. pullorum. Adicionalmente, después de 30 días de exposición de las cepas de referencia a dosis subletales de las moléculas antimicrobianas, no se observó incremento relevante en la CMI de los péptidos, mientras que los antibióticos convencionales mostraron aumento de hasta 64 veces en algunos casos, lo que sugiere que los péptidos presentan un menor riesgo de inducir resistencia. Finalmente, los análisis mediante microscopía electrónica de barrido confirmaron que el mecanismo de acción involucra alteraciones estructurales severas en la superficie bacteriana al evidenciar discontinuidad sobre esta y su cambio de morfología.
En conjunto, estos hallazgos demuestran que los péptidos derivados de LfcinB son moléculas prometedoras como agentes antimicrobianos, ya sea de forma individual o combinados con antibióticos, para el control de cepas de Salmonella enterica de importancia en la industria avícola. Por lo tanto, su aplicación potencial en programas sanitarios podría contribuir a reducir la dependencia de antibióticos tradicionales, mitigar la resistencia bacteriana y fortalecer la bioseguridad en la producción avícola. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Various etiological agents pose a constant threat to human and animal health, especially when they compromise species intended for consumption, as is the case in the poultry industry. In this context, the Gram-negative bacterium Salmonella stands out for its high prevalence and remarkable zoonotic capacity, given that several of its pathogenic enteric serovars can be transmitted between birds and humans, generating both health and economic repercussions. To control it, poultry farming has mainly resorted to vaccination and the use of antibiotics. However, the indiscriminate use of the latter has favored the generation of resistant strains and the presence of antimicrobial residues in poultry products intended for human consumption.
In the search for effective and safe therapeutic alternatives, antimicrobial peptides (AMPs) have established themselves as a promising tool thanks to their broad spectrum, low propensity to induce resistance, and synergistic potential with antibiotics. This study evaluated the antibacterial activity of synthetic peptides derived from bovine lactoferricin (LfcinB), alone or in combination with antibiotics, against the serovars of Salmonella enterica subsp. enterica serovar typhimurium (ATCC 14028) and Salmonella enterica subsp. enterica serovar gallinarum biovar pullorum (ATCC 13036), two of the main agents associated with avian infections and foodborne zoonoses. In addition to clinical isolates of Salmonella enterica subsp. enterica serovar enteritidis and Salmonella enterica subsp. enterica serovar gallinarum biovar pullorum.
The results showed that several peptides derived from LfcinB, both dimeric and monomeric, exhibited significant antibacterial activity against the strains evaluated. With minimum inhibitory concentration (MIC) values between 7 and 15 µM in S. typhimurium, the peptides (RRWQWRFKKLG)₂K-Ahx (MIC = 7 µM) and (RRWQWRRLLR)₂K-Ahx (MIC =11 µM) stood out for their high efficacy and prolonged effect, lasting up to 24 hours. -Ahx (MIC = 7 µM) and (RRWQWRRLLR)₂K-Ahx (MIC = 11 µM) stood out for their high efficacy and prolonged effect, lasting up to 36 hours. In S. pullorum, peptides such as (RRWQWR)₂KAhx (MIC = 11 µM) and KKWQWK-Ahx-RLLRRLLR (MIC = 12 µM) showed outstanding results. Likewise, most peptides exhibited low hemolytic potential (<10%), suggesting good biocompatibility.
Synergism tests revealed positive interactions between peptides and Enrofloxacin, evidenced by a significant reduction in the MIC of both agents against S. typhimurium. The mixture of peptides with Oxytetracycline also revealed favorable interactions, as there was also a reduction in the MIC of these agents against S. pullorum. Additionally, after 30 days of exposure of reference strains to sublethal doses of the antimicrobial molecules, no relevant increase in the MIC of the peptides was observed, while conventional antibiotics showed an increase of up to 64 times in some cases, suggesting that peptides present a lower risk of inducing resistance. Finally, scanning electron microscopy analyses confirmed that the mechanism of action involves severe structural alterations on the bacterial surface, as evidenced by discontinuity on the surface and changes in morphology.
Taken together, these findings demonstrate that peptides derived from LfcinB are promising molecules as antimicrobial agents, either individually or in combination with antibiotics, for the control of Salmonella enterica strains of importance in the poultry industry. Therefore, their potential application in health programs could contribute to reducing dependence on traditional antibiotics, mitigating bacterial resistance, and strengthening biosecurity in poultry production.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas
Palabras clave propuestas
Concentración Mínima Inhibitoria; Concentración Mínima Bactericida; LfcinB; Salmonella; S. typhimurium ATCC 14028; S. pullorum ATCC 13036; Avicultura; Péptidos Antimicrobianos; Minimum Inhibitory Concentration (MIC); Minimum Bactericidal Concentration (MBC); Salmonella; S. typhimurium ATCC 14028; S. pullorum ATCC 13036; Poultry farming; Antimicrobial Peptides (AMPs)