Virulência e resistência de Salmonella enterica exposta ao peptídeo antimicrobiano nisina

Abstract

Salmonella enterica é um importante patógeno de origem alimentar de impacto global, que causa gastroenterite e febres entéricas. Alternativas para o controle do crescimento microbiano utilizando peptídeos antimicrobianos têm sido demonstradas ao longo dos anos e a nisina se destaca como uma substância considerada segura (GRAS). Nisina é um peptídeo catiônico que se liga ao lipídio II da membrana interna dos procariontes e tem sido intensamente utilizado no controle de bactérias Gram-positivas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação da nisina no crescimento, formação de biofilme, expressão gênica, virulência e resistência de Salmonella Enteritidis PT4 578. O efeito inibidor da concentração sub-inibitória (sub-MIC) de nisina de 11,72 μM foi potencializado na presença de pH baixo (4,0; 4,5 e 5,5) e de NaCl (1,5, 2,5 e 5,0%), mas não na presença de 500 e 1000 µM de H 2 O 2 . Quando S. enterica foi exposta a concentrações sub-MIC de nisina de 11,72 μM e 46,88 μM, o perfil de alguns genes transcritos aumentou a expressão, como os genes de resistência (pagC), virulência (invA e invF) e formação de biofilme (fimF). O aumento da virulência de S. enterica promovido por concentrações sub-MIC de nisina foi confirmado em larvas de Galleria mellonella, que apresentaram maior taxa de mortalidade em menor tempo pós-inoculação e interferência na resposta imune celular e humoral, com redução do número de hemócitos totais, formação de nodulação e pseudópodes (protrusões), biossíntese de melanina (melanização) e regulação de proteínas de defesa (cactus e peroxidases). Estes resultados demonstram que agentes estressores potencializam o efeito da nisina no controle do crescimento de S. enterica e que nisina aumenta a virulência desse patógeno em um modelo animal.

Salmonella enterica is an important food-borne pathogen of global impact, which causes gastroenteritis and enteric fevers. Alternatives for the control of microbial growth using antimicrobial peptides have been demonstrated over the years and nisin stands out as a substance considered safe (GRAS). Nisin is a cationic peptide that binds to lipid II of the inner membrane of prokaryotes and has been intensively used in the control of Gram- positive bacteria. The objective of this work was to evaluate the action of nisin on the growth, biofilm formation, gene expression, virulence and resistance of Salmonella Enteritidis PT4 578. The subinhibitory concentration (sub-MIC) of nisin was defined as being 11.72 μM its effect inhibitor was potentiated in the presence of agents such as low pH (5.5, 4.5 and 4.0) and high NaCl concentration (1.5, 2.5 and 5.0 %), but not in the presence of 500 and 1000 μM H 2 O 2 . When S. enterica was exposed to concentrations of nisin sub-MIC of 11.72 μM and 46.88 μM the profile of the transcribed genes was altered, such as virulence (invA and invF) resistance genes (pagC) and formation of biofilm (fimF). The increased virulence of S. enterica promoted by sub-MIC concentrations of nisin was confirmed in Galleria mellonella larvae, which present a higher mortality rate in a short time after inoculation and evidence in the cellular and humoral immune response, with a reduction in the number of total hemocytes, nodulation formation, pseudopodia (protrusions), biosynthesis of melanin (melanization) and regulation of defense proteins (cactus and peroxidases). The results demonstrating that stressors potentiate the effect of nisin on the growth of S. enterica cells and increase the virulence of this pathogen upon an animal model.