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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37144| Tipo: | Tese |
| Título: | Efeito do p-cumarato de 4-clorobenzila sobre bactérias multirresistentes: atividade sobre biofilme, modo de ação, inibição de bombas de efluxo, modulação de resistência bacteriana e avaliação toxicológica |
| Autor(es): | Falcão, Éverton Paredes |
| Primeiro Orientador: | Castro, Ricardo Dias de |
| Resumo: | As infecções bacterianas, especialmente aquelas causadas por linhagens multirresistentes, representam um desafio relevante à saúde pública global, exigindo o desenvolvimento contínuo de novas estratégias terapêuticas e permanecendo como um foco prioritário na investigação científica. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito antibacteriano do p-cumarato de 4-clorobenzila, sua toxicidade, bem como investigar seu modo de ação. O composto foi testado para avaliar sua atividade frente a linhagens bacterianas nas formas planctônicas e em biofilme, sua toxicidade por meio de abordagens in silico, in vitro sobre fibroblastos gengivais humanos e in vivo em larvas de Galleria mellonella, o seu modo de ação e suas propriedades de inibição de bombas de efluxo e de modulação da atividade de antibióticos. Por análise computacional foram estimadas as predições farmacocinéticas e através de metodologias de docking molecular e simulações de dinâmica molecular foram verificados os possíveis alvos de ação, além das interações com mecanismos de efluxo. Após triagem inicial contemplando 3 linhagens Gram-positivas e 5 linhagens Gram-negativas, a molécula apresentou atividade antibacteriana contra as bactérias Gram-positivas, incluindo Staphylococcus aureus resistente à meticilina (CIM = 8 μg/mL; 27,77 μM) e Enterococcus faecalis (CIM = 16 μg/mL; 55,54 μM), promovendo sua eliminação em até 24 horas de contato. As avaliações toxicológicas foram promissoras nos modelos preditivos, demonstrando, nos modelos experimentais, baixa citotoxicidade até 16 μg/mL (55,54 μM) e baixa toxicidade sistêmica em todas as concentrações testadas. As predições farmacocinéticas indicaram um perfil propício, incluindo adequação à administração oral. O composto reduziu o biofilme bacteriano em 71% na CIMx4 e penetrou na matriz extracelular para alcançar as células presentes no interior da estrutura, comprometendo sua arquitetura. A molécula apresentou maior afinidade de ligação e estabilidade do complexo com a enzima associada à membrana fosfatidilglicerol fosfato sintase (-113.343 kJ.mol-1), além de apresentar menores flutuações nos resíduos e melhor flexibilidade estrutural com a DNA ligase dependente de NAD + (< 0.3 nm). Também foram observadas interações moleculares com as proteínas de efluxo MepA e NorA e, experimentalmente, o composto inibiu essas bombas (brometo de etídio – MepA: CIM de 32 para 0,62 μg/mL; NorA: CIM de 64 para 0,50 μg/mL) promovendo a modulação da atividade de antibióticos (CIM do ciprofloxacino de 32 para 0,70 μg/mL e do norfloxacino de 128 para 8 μg/mL). O composto induziu alterações morfológicas tanto na superfície como no interior das células, culminando em lise celular e reduziu a concentração celular de DNA. Os achados deste estudo contribuem para a identificação de um novo composto com potencial para inibir bactérias Gram-positivas multirresistentes, incluindo efeitos sobre o biofilme. Sugerem, também, que a molécula pode exercer um mecanismo de ação duplo, interferindo tanto na síntese de fosfatidilglicerol como na replicação do DNA, além de apresentar propriedades inibitórias e moduladoras sobre bombas de efluxo. Ademais, o p-cumarato de 4-clorobenzila apresentou parâmetros toxicológicos favoráveis, sustentando a hipótese de que este composto pode ser considerado em propostas de pesquisa translacional como uma alternativa farmacológica oportuna para o combate a infecções causadas por bactérias Gram- positivas multirresistentes. |
| Abstract: | Bacterial infections, particularly those caused by multidrug-resistant strains, represent a major global public health challenge, demanding the continuous development of novel therapeutic strategies and remaining a priority focus in scientific research. Therefore, the present study aimed to evaluate the antibacterial effect of 4-chlorobenzyl p-coumarate, its toxicity, as well as to investigate its mode of action. The compound was tested for activity against bacterial strains in both planktonic and biofilm forms, toxicity through in silico approaches, in vitro assay on human gingival fibroblasts and in vivo assay in Galleria mellonella larvae, its mechanism of action and properties related to efflux pump inhibition and modulation of antibiotic activity. Pharmacokinetic predictions were estimated through computational analyses, and potential molecular targets, as well as interactions with efflux mechanisms, were verified by molecular docking and molecular dynamics simulations. Following an initial screening against three Gram-positive and five Gram-negative strains, the compound exhibited antibacterial activity against Gram- positive bacteria, including methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MIC = 8 μg/mL; 27.77 μM) and Enterococcus faecalis (MIC = 16 μg/mL; 55.54 μM), leading to bacterial elimination within 24 h of exposure. Toxicological evaluations yielded promising results, showing low cytotoxicity up to 16 μg/mL (55.54 μM) in experimental models and low systemic toxicity at all tested concentrations. Pharmacokinetic predictions suggested a favorable profile, including suitability for oral administration. The compound reduced bacterial biofilm biomass by 71% at 4xMIC and penetrated the extracellular matrix to reach cells within the structure, compromising its architecture. The molecule demonstrated higher binding affinity and complex stability with the membrane-associated enzyme phosphatidylglycerol phosphate synthase (−113.343 kJ·mol 1), in addition to exhibiting lower residue − fluctuations and greater structural flexibility with NAD -dependent DNA ligase (<0.3 + nm). Molecular interactions were also observed with the efflux proteins MepA and NorA, and experimentally, the compound inhibited these pumps (ethidium bromide – MepA: MIC from 32 to 0.62 μg/mL; NorA: MIC from 64 to 0.50 μg/mL), enhancing antibiotic activity (ciprofloxacin MIC from 32 to 0.70 μg/mL; norfloxacin MIC from 128 to 8 μg/mL). The compound induced morphological alterations on both the surface and the interior of bacterial cells, culminating in cell lysis, and reduced intracellular DNA content. Collectively, these findings support the identification of a novel compound with potential to inhibit multidrug-resistant Gram-positive bacteria, including biofilm-related effects. They also suggest that the molecule may exert a dual mechanism of action by interfering with both phosphatidylglycerol synthesis and DNA replication, while additionally displaying inhibitory and modulatory effects on efflux pumps. Furthermore, 4-chlorobenzyl p-coumarate exhibited favorable toxicological parameters, supporting its consideration in translational research as a promising pharmacological alternative to combat infections caused by multidrug- resistant Gram-positive bacteria. |
| Palavras-chave: | Toxicidade - P-cumarato de 4-clorobenzila Atividade antimicrobiana - Modelagem molecular Resistência a antimicrobianos Antimicrobial activity Molecular modeling Drug target Toxicity Antimicrobial resistance |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::FARMACOLOGIA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Farmacologia |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37144 |
| Data do documento: | 20-Ago-2025 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Ciências da Saúde (CCS) - Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos |
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