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Type: Dissertação
Title: Atividade da alexidina contra espécies de Scedosporium e Lomentospora: potenciais alvos na célula fúngica
Author(s)/Inventor(s): Almeida, Yuri de Castro
Advisor: Bergter, Eliana Barreto
Co-advisor: Pinheiro, Rodrigo Rollin
Abstract: Fungos dos gêneros Scedosporium e Lomentospora são patógenos emergentes capazes de causar infecções localizadas a disseminadas em indivíduos imunocomprometidos, portadores de fibrose cística e, ocasionalmente, em indivíduos imunocompetentes submetidos a traumas ou incidentes de quase-afogamento. O manejo farmacológico dessas infecções é dificultado pelo número limitado de agentes antifúngicos eficazes e pela resistência, o que evidencia a necessidade de novas abordagens terapêuticas. Nos últimos anos, diversos estudos destacaram a atividade da alexidina contra patógenos fúngicos clinicamente relevantes, incluindo espécies de Scedosporium e Lomentospora. No entanto, seu mecanismo de ação não é totalmente conhecido. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o mecanismo de ação da alexidina e avaliar seus efeitos sobre S. aurantiacum, S. boydii e L. prolificans. A suscetibilidade dessas espécies à alexidina foi determinada por microdiluição em caldo. A concentração mínima inibitória (CMI), definida como a menor concentração de alexidina capaz de inibir 80% do crescimento fúngico, foi de 1,5 μg/mL. Nessa concentração, a alexidina exibiu um efeito fungistático, enquanto o efeito fungicida foi observado em 3 μg/mL para todas as espécies avaliadas. Nas primeiras 24 horas de incubação, concentrações subinibitórias de alexidina foram capazes de alterar a curva de crescimento e de afetar a germinação de S. aurantiacum, S. boydii e L. prolificans. Para investigar se o mecanismo de ação da alexidina envolve interação com componentes da membrana celular fúngica, um ensaio de afinidade lipídica foi realizado na presença de ergosterol, fosfatidilcolina e glucosilceramida. A suplementação do meio de cultura aumentou a CMI da alexidina contra S. aurantiacum em 16 vezes (na presença de fosfatidilcolina) e em 8 vezes (na presença de glucosilceramida e ergosterol), sugerindo que esses lipídeos atuam como potenciais alvos para a alexidina. Posteriormente, o ensaio de marcação com filipina evidenciou uma diminuição da fluorescência em células de S. aurantiacum expostas à alexidina, reforçando a hipótese do ergosterol como potencial alvo para esse composto. Em 2× e 4× CMI, a alexidina alterou a permeabilidade da membrana de conídios e hifas de S. aurantiacum, conforme indicado pela cinética e microscopia de fluorescência com SYTOX Green. Por fim, a combinação entre alexidina e anfotericina B contra S. aurantiacum, S. boydii e L. prolificans foi avaliada pelo Índice de Concentração Inibitória Fracionada (FICI), que indicou em efeito aditivo, e pela análise de superfície de resposta, baseada no modelo de independência de Bliss, a qual revelou regiões predominantemente sinérgicas. Os resultados obtidos indicam que a alexidina apresenta potente atividade contra espécies de Scedosporium e Lomentospora, interagindo com múltiplos componentes da membrana celular fúngica e promovendo alterações em sua permeabilidade. Além disso, a combinação entre alexidina e anfotericina B resulta em uma interação potencialmente vantajosa contra S. aurantiacum, S. boydii e L. prolificans.
Abstract: Scedosporium and Lomentospora species are emerging fungal pathogens capable of causing localized to disseminated infections in immunocompromised individuals, cystic fibrosis patients, and, occasionally, in immunocompetent individuals subjected to trauma or near-drowning incidents. The pharmacological management of these infections is hindered by the limited number of effective antifungal agents and by resistance. Therefore, the development of novel therapeutic approaches becomes fundamental. In recent years, several studies have highlighted the activity of alexidine against clinically relevant fungal pathogens, including species of Scedosporium and Lomentospora. Yet, its mechanism of action is not fully understood. In this context, the present work aimed to characterize the mechanism of action of alexidine and to evaluate its effects on S. aurantiacum, S. boydii, and L. prolificans. The susceptibility of these species to alexidine was determined by the broth microdilution method. The minimum inhibitory concentration (MIC), defined as the lowest concentration of alexidine capable of inhibiting 80% of fungal growth, was 1.5 μg/mL. At this concentration, alexidine exhibited a fungistatic effect, whereas a fungicidal effect was observed at 3 μg/mL for all evaluated species. During the first 24 hours of incubation, subinhibitory concentrations of alexidine were able to alter the growth curve and affect the germination of S. aurantiacum, S. boydii, and L. prolificans. To investigate whether the mechanism of action of alexidine involves interaction with components of the fungal cell membrane, a lipid affinity assay was performed in the presence of ergosterol, phosphatidylcholine, and glucosylceramide. Supplementation of the culture medium with these lipids increased the MIC of alexidine against S. aurantiacum by 16-fold (in the presence of phosphatidylcholine) and by 8-fold (in the presence of glucosylceramide and ergosterol), suggesting that these lipids act as potential targets for alexidine. Subsequently, the filipin staining revealed decreased fluorescence in S. aurantiacum cells exposed to alexidine, reinforcing the hypothesis of ergosterol as a potential target for this compound. At 2× and 4× MIC, alexidine altered the membrane permeability of S. aurantiacum conidia and hyphae, as indicated by SYTOX Green kinetics and fluorescence microscopy. Finally, the combination of alexidine and amphotericin B against S. aurantiacum, S. boydii and L. prolificans was evaluated by the Fractional Inhibitory Concentration Index (FICI), which indicated an additive effect, and by surface response analysis based on the Bliss independence model, which revealed predominantly synergistic regions. The obtained results indicate that alexidine exhibits potent activity against Scedosporium and Lomentospora species, interacting with multiple components of the fungal cell membrane and inducing alterations in its permeability. Moreover, the combination of alexidine and amphotericin B results in a potentially favorable interaction against S. aurantiacum, S. boydii, and L. prolificans.
Keywords: Scedosporium
Antifúngicos
Antifungal agents
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências (Microbiologia)
Production unit: Instituto de Microbiologia Paulo de Góes
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 31-Jul-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: Almeida, Y. de C. (2025). Atividade da alexidina contra espécies de Scedosporium e Lomentospora: potenciais alvos na célula fúngica [Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro]. Repositório Institucional Pantheon.
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