Evaluación del mecanismo de acción y la actividad antimicrobiana de péptidos derivados de la cecropina D Galleria mellonella en bacterias multirresistentes intrahospitalarias, circulantes en la Ciudad de Cali, Valle del Cauca en el periodo 2018-2019

Abstract

Las sustancias antimicrobianas como los antibióticos son esenciales en el tratamiento de infecciones. Sin embargo, la creciente aparición de bacterias gramnegativas multirresistentes (MDR), como Klebsiella pneumoniae (MDRKp) y Pseudomonas aeruginosa (MDRPa), representa una amenaza mundial, ya que incrementan la morbimortalidad y prolongan las estancias hospitalarias, generando altos costos. Esta situación ha motivado la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas. En este contexto, los péptidos antimicrobianos (PAMs) surgen como una opción prometedora frente a los antibióticos convencionales, gracias a su amplio espectro de actividad, potente efecto bactericida y baja tasa de generación de resistencia. En particular, los péptidos antimicrobianos catiónicos sintéticos (CPAM), derivados de la cecropina-D-like de Galleria mellonella, han demostrado gran potencial. Entre estos destacan un péptido largo de 39 aminoácidos (∆M2) y un péptido corto de 18 aminoácidos (CPAM-CecD), cuya carga eléctrica es clave para su función antimicrobiana. Esta Tesis doctoral plantea como hipótesis central, que los péptidos catiónicos derivados de la cecropina D-like Galleria mellonella tienen actividad antimicrobiana en bacterias multirresistentes intrahospitalarias, que circulan en la Ciudad de Cali, Valle del Cauca en el periodo 2018-2019 y actividad cicatrizante en células humanas, relacionado con la interacción de membranas y con blancos intracelulares, respectivamente. Para abordar esta hipótesis, se desarrolló un proyecto de investigación de la Universidad Santiago de Cali-Colombia Número de subvención 934.621120-2227, con tres objetivos específicos: (i) evaluar actividad antimicrobiana de dos péptidos frente a bacterias multirresistentes, (ii) estudiar la interacción entre los péptidos y los modelos de membranas sintéticos bacterianos, y (iii) determinar la actividad citotóxica de los péptidos. Capítulo I: Se evaluó la sensibilidad antimicrobiana de dos péptidos mediante microdilución en caldo, determinando la concentración mínima inhibitoria (CMI) frente a cepas con fenotipo silvestre de (K. pneumoniae y P. aeruginosa) y MDR. El péptido ∆M2 mostró un fuerte efecto bactericida con CMI entre 8 y 16 μg/mL frente a MDRKp y MDRPa. CPAM-CecD también demostró eficacia contra cepas con fenotipo silvestre y multirresistentes. Capítulo II: Se estudió la interacción del péptido ∆M2 con membranas modelo que simulan las bacterias P. aeruginosa con mecanismo silvestre (WTPa) y colistinorresistente (CRPa), mediante ensayos in vitro (calorimetría diferencial de barrido y espectroscopía infrarroja) e in silico (dinámica molecular). Se observó que ∆M2 interactúa con los lípidos bacterianos, modificando la temperatura de transición de fase, lo que sugiere una desestabilización de la membrana. La simulación molecular reveló mayor afinidad del péptido por los fosfolípidos aniónicos palmitoil-oleil-fosfatidilglicerol POPG y palmitoil-oleoil-fosfatidiletanolamina POPE, que imitan las membranas de WTPa y CRPa, respectivamente. Capítulo III: Se evaluó el potencial cicatrizante de ambos péptidos en fibroblastos humanos (línea celular Detroit 551) mediante pruebas de citotoxicidad, proliferación y migración celular. Subsecuentemente, se realizaron ensayos de docking molecular para predecir afinidad de unión de los péptidos hacia receptores clave implicados en la cicatrización como receptor del factor de crecimiento epidérmico, factor de crecimiento transformante-ß y factor de crecimiento endotelial vascular (EGFR, TGFRß2, VEGFR). Los resultados in vitro mostraron que CPAM-CecD posee menor toxicidad y promueve significativamente la migración celular y el cierre de heridas. Además, estudios de docking molecular revelaron que el péptido corto tiene mayor afinidad con receptores involucrados en la cicatrización como EGFR, TGFRß2 y VEGFR. En conjunto, esta tesis aporta evidencia relevante frente al desafío de la multirresistencia bacteriana. Se demostró que el péptido ∆M2 exhibe una fuerte actividad bactericida contra aislados clínicos sensibles y multirresistentes de K. pneumoniae y P. aeruginosa, además proporciona evidencias para dilucidar el mecanismo de acción asociado de ∆M2, al interactuar con modelos de membrana de P. aeruginosa sensibles y resistentes a colistina. Asimismo, CPAM-CecD mostró potencial para ser candidato o ligando en el tratamiento de heridas crónicas (cicatrización).