Effect of Diocleinae lectins on bacteria and fungi planktonic and sessile cells

• Author(s): Coelho, Filipa Alexandra Baltar Lobo
• Date: 2011
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/20301
• Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
• Subject(s): 579.63; 577.112
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Henriques, Mariana; Pereira, Maria Olívia
• Contributor(s): Universidade do Minho

Description

Dissertação de mestrado em Engenharia Clínica

Microorganisms have been showing augmented resistance towards antimicrobials, being microbial resistance, nowadays, one of the biggest problems of public health. Thus, there is an increasing interest in the development of new strategies of microbial control, namely the ones based on natural products, especially from plants, such as lectins. So, it is of utmost importance to test new antimicrobial compounds, especially with a wide range, against bacteria and fungi. Therefore, the main aim of this thesis was to evaluate the effect of new lectins against both Gram-negative and Gram-positive bacteria, as well, as yeast. Moreover, these lectins were assessed against planktonic and sessile cells. Four Diocleinae lectins: Canavalia ensiformis, Canavalia brasiliensis, Canavalia maritima and Canavalia boliviana, were used in this study. Their effect was assessed against two Gram-positive bacteria (Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus), two Gramnegative bacteria (Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella oxytoca) and two yeasts (Candida albicans and Candida tropicalis). The effect was evaluated on microbial planktonic growth, early-stage adhesion, on biofilm biomass and biofilm viable cells. The four lectins showed different activities (inhibitory or stimulatory effect) on planktonic growth, early-stage adhesion and biofilm formation, for the same microorganism. In general, the inhibitory effect of lectins was most notable on planktonic growth than on biofilm formation. Although there are few differences in the inhibitory capacity of lectins, K. oxytoca can be considered the microorganism that suffered lower inhibition. Interestingly, the results demonstrated that activities of lectins tested were species-dependent, namely, their action was different between the two Gram-negative species, as well as the two Gram-positive and the two yeasts. This highlights that the interaction between the lectin and the cell is of high specificity. So, in conclusion, due to the specificity of the lectins assayed, it could be of major interest to improve their potential (synergic effect) by using more than one at the same time or combined with conventional antimicrobial agents.

A resistência exibida pelos microrganismos a agentes anti-microbianos representa um dos maiores problemas que a Saúde pública enfrenta na atualidade. Desta forma, tem-se denotado um aumento do interesse pelo desenvolvimento de novas estratégias para o controlo microbiano que passam pela procura de produtos naturais, especialmente oriundos de plantas, como as lectinas. A utilização de novos compostos antimicrobianos que possam ser usados contra uma vasta gama de bactérias e fungos, revela-se de extrema importância. Assim, o objectivo desta dissertação consistiu na verificação do efeito da aplicação de novas lectinas em bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, bem como em leveduras. Além disso, estas lectinas foram testadas em células, quer no estado planctónico e quer no estado séssil. Neste estudo foram utilizadas quatro lectinas da subfamília Diocleinae: Canavalia ensiformis, Canavalia brasiliensis, Canavalia maritima and Canavalia boliviana. O seu efeito foi avaliado em duas bactérias Gram-positivas (Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus), duas bactérias Gram-negativas (Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella oxytoca) e em duas leveduras (Candida albicans and Candida tropicalis). A acção das lectinas foi analisada no crescimento planctónico, na adesão inicial, na biomassa de biofilme e no número de células cultiváveis dos biofilmes. As quatro lectinas demonstraram atividades distintas (efeito inibitório e de estimulação) no crescimento planctónico, na adesão inicial e na formação de biofilme, para o mesmo microrganismo. Em geral, o efeito inibitório das lectinas foi mais notório no crescimento planctónico do que na formação de biofilme. Apesar da capacidade inibitória das lectinas não diferir muito entre os microrganismos, a bactéria K. oxytoca foi a menos sensível aos compostos usados. Estes resultados demonstraram que a atividade das lectinas testadas se encontra dependente da espécie, sendo a sua ação diferente entre as duas espécies Gram-positivas, as duas Gram-negativas e as duas leveduras utilizadas. Corrobora-se, assim, a elevada especificidade existente na interação entre as lectinas e as células. Em suma, dada a especificidade das lectinas testadas, pensa-se que estas poderão ter um potencial acrescido se utilizadas em conjunto ou combinadas com agentes antimicrobianos convencionais.