Ação antimicrobiana de diferentes terpenos e fenilpropanoides em Escherichia coli e Staphylococcus aureus
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
Agência de fomento
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Surtos de doenças transmitidas por alimentos são reportados no mundo todo e afetam
milhares de pessoas anualmente. Atrelado a isso, a comprovação de microrganismos resistentes
aos antibióticos comercialmente disponíveis gera a necessidade de desenvolvimento de novos
agentes capazes de atuar de forma eficaz no controle desses patógenos. Nesse cenário, os
terpenoides e fenilpropanoides se destacam por possuírem grande atividade biológica e amplo
espectro de ação. Os objetivos deste estudo foram avaliar o potencial antibacteriano de seis
compostos derivados de terpenos e fenilpropanoides (limoneno, β-citronelol, carvona,
carvacrol, eugenol e trans-cinamaldeído) e investigar o mecanismo de ação desses compostos
sobre as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Os padrões foram adquiridos
comercialmente. O potencial bacteriostático das amostras foi determinado pela técnica de
macrodiluição e o efeito bactericida foi confirmado por plaqueamento. O mecanismo da ação
antibacteriana foi estudado baseando-se em ensaios biológicos para verificação do efluxo de
íons potássio, diminuição da capacidade de tolerância a sal, extravasamento de conteúdos
celulares absorventes em 260 nm e absorção de cristais violeta. A influência dos padrões na
morfologia de E. coli e S. aureus foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV).
Foi observado efeito bacteriostático e bactericida em ambas as espécies, causados pelos
compostos carvona, carvacrol, eugenol e trans-cinamaldeído; entretanto, os terpenos
β- citronelol e limoneno apresentaram atividade antibacteriana apenas sobre S. aureus. Nenhum
dos compostos testados provocou a efusão de potássio das células bacterianas. Foi constatada
redução na tolerância a sal para as cepas de E. coli tratada com carvacrol e S. aureus tratada
com β-citronelol. Os padrões carvona e trans-cinamaldeído aumentaram a capacidade de
tolerância a sal de S. aureus. O extravasamento de materiais celulares nos dois microrganismos
empregados foi induzido pelos tratamentos com carvona, carvacrol, eugenol e transcinamaldeído. Por sua vez, o β-citronelol não pareceu afetar a liberação de conteúdos
absorventes de S. aureus. A absorção de cristal violeta por E. coli sofreu aumento significativo
após incubação com os padrões, ao passo que as células de S. aureus tratadas exibiram leve
diminuição na porcentagem de corante absorvido. As imagens obtidas por MEV demonstram
as alterações morfológicas ocasionadas nos microrganismos pelos compostos avaliados. Não
foi observado rompimento da membrana celular. Conclui-se que os padrões carvona, carvacrol,
eugenol e trans-cinamaldeído apresentaram atividade biológica sobre E. coli e S. aureus, e β-citronelol possui potencial antibacteriano apenas sobre S. aureus. O mecanismo de ação desses
monoterpenos e fenilpropanoides parece envolver alterações na permeabilidade da membrana,
seja de forma direta, seja indireta; no entanto, sem resultar na lise celular.
Abstract
Outbreaks of foodborne diseases are reported worldwide and affect thousands of people
annually. The existence of microorganisms that are resistant to commercially available
antibiotics generates the need to develop new agents capable of acting effectively in the control
of these pathogens. In this scenario, the terpenoids and phenylpropanoids stand out because
they have great biological activity and a broad spectrum of action. The objective of this study
was to evaluate the antibacterial potential of six compounds derived from terpenes and
phenylpropanoids (limonene, β-citronellol, carvone, carvacrol, eugenol and transcinnamaldehyde) and to investigate the mechanism of action of these compounds against the
Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria. Standards were purchased commercially.
The bacteriostatic potential of the samples was determined by the macrodilution technique, and
the bactericidal effect was confirmed by plating. The mechanism of the antibacterial action was
studied on the basis of biological assays to verify the efflux of potassium ions, the decrease in
the capacity for salt tolerance, extravasation of absorbent cellular contents in 260 nm and the
absorption of crystal violet. The influence of the patterns on the morphology of E. coli and S.
aureus was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Bacteriostatic and bactericidal
effects were observed in both species, caused by the compounds carvone, carvacrol, eugenol
and trans-cinnamaldehyde; however, the β-citronellol and limonene terpenes presented
antibacterial activity only against S. aureus. None of the compounds tested caused potassium
effusion from bacterial cells. A decrease in salt tolerance was observed for strains of E. coli
treated with carvacrol and for S. aureus treated with β-citronellol. The carvone and transcinnamaldehyde standards increased the salt tolerance of S. aureus. The extravasation of
cellular materials from the two microorganisms was induced by treatments with carvone,
carvacrol, eugenol and trans-cinnamaldehyde. In turn, β-citronellol did not appear to affect the
release of absorbent contents from S. aureus. Absorption of crystal violet by E. coli increased
significantly after incubation with standards, whereas a slight decrease was observed for treated
S. aureus cells. The images obtained by MEV demonstrate the morphological alterations caused
in the microorganisms by the evaluated compounds. No rupture of the cell membrane was
observed. It was concluded that the carvone, carvacrol, eugenol and trans-cinnamaldehyde
standards presented biological activity against E. coli and S. aureus, and β-citronellol has an
antibacterial potential only against S. aureus. The mechanism of action of these monoterpenes
and phenylpropanoids seems to involve changes in membrane permeability, either directly or
indirectly, but without resulting in cell lysis.
Keywords: Secondary metabolites. Antibacterial mec
Descrição
Arquivo retido, a pedido do(a) autor(a), até maio de 2020.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
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DOI
Citação
NOGUEIRA, J. O e. Ação antimicrobiana de diferentes terpenos e fenilpropanoides em Escherichia coli e Staphylococcus aureus. 2019. 111 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
