Efeito de análogos de curcumina, irradiados ou não por LED, como agentes antimicrobianos e indutores de proliferação e migração celular

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Data

2020-03-05

Autores

Pereira, Jesse Augusto [UNESP]

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O tratamento endodôntico de dentes permanentes jovens com infecções pulpares/periapicais antes de completar a rizogênese ainda é um desafio para a Endodontia e a Odontopediatria. Relatos científicos têm mostrado que a curcumina (CUR), um fitoquímico polifenólico, apresenta diversas propriedades terapêuticas, entre as quais, amplo espectro de ação antimicrobiana e a capacidade de induzir a proliferação e migração celular. Além disso, devido à sua capacidade excitatória na presença de luz, a CUR também tem sido utilizada como fotossensibilizante em terapia fotodinâmica associada ao LED (light emitting diode), promovendo aumento dos seus efeitos biológicos. Uma forma de aumentar seu potencial terapêutico e reduzir algumas limitações do uso da CUR é a síntese de análogos a partir de pequenas modificações químicas na estrutura original, entretanto, mantendo sua capacidade fotossensibilizante. O objetivo desse estudo foi avaliar a ação antimicrobiana e antibiofilme de análogos de curcumina sob a influência ou não do LED sobre microrganismos de interesse endodôntico e sua influência sobre a viabilidade, proliferação e migração de fibroblastos da linhagem L-929. Uma série de compostos análogos de CUR (PCR-4 H, PCR-3 OH, PCR-4 OH, PCR-3 OCH₃, PCR-4 OCH₃, PCR-3 acetil, PCR-4 acetil) foram sintetizados pela metodologia de Pabon. A atividade antimicrobiana da CUR e seus análogos foi determinada pelo ensaio de Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Bactericida Mínima (CBM) sobre Streptococcus mutans, Lactobacillus casei, Actinomyces israelii, Enterococcus faecalis e Fusobacterium nucleatum, sob a ação ou não do LED InGaN (nitreto de gálio e índio, com potência de saída de 100 mW/cm², ponta do LED com área de 0,78 cm², 60 s). A curcumina e seu análogo com melhor efeito antimicrobiano (PCR-3 OH) foi avaliado sobre o biofilme inicial (72h) e maduro (1 semana) dessas espécies em microplacas e sobre biofilmes multiespécies formados em túbulos dentinários por contagem das UFC/mL e por microscopia confocal, respectivamente, sob ação ou não do LED. Também foram avaliados quanto à citotoxicidade e a capacidade de induzir proliferação e migração em fibroblastos, por meio de ensaios de metiltetrazólio, azul de tripan e azul de Coomassie, respectivamente. Os dados foram avaliados estatisticamente (p<0,05). Dos 7 análogos de curcumina sintetizados, PCR-3 OH foi o único composto que apresentou atividade bactericida quando testado sobre as bactérias de interesse endodôntico selecionadas. Seu efeito foi potencializado na presença do LED, variando entre as espécies bacterianas. A curcumina teve efeito bactericida para as espécies S. mutans, A. israelii, L. casei e F. nucleatum, e em algumas delas, foi independente do LED. Ambos os compostos reduziram o crescimento dos biofilmes iniciais ou maduros, independente do LED. Entretanto, quando irradiados, o efeito dos compostos variou de acordo com a espécie bacteriana, sendo que A. israelii e S. mutans foram os mais afetados. Ambos os compostos reduziram significativamente os biofilmes multiespécies quando comparados ao controle sem tratamento, sendo que melhor efeito foi observado para PCR-3 OH. A curcumina foi considerada citocompatível a partir de 0,039µg/mL e PCR-3 OH a partir de 0,019 µg/mL. Houve redução significativa na viabilidade celular quando os compostos foram irradiados com LED nas concentrações 0,039 e 0,019 µg/mL. O LED, dentro dos parâmetros testados, reduziu significativamente a viabilidade, a proliferação e a migração celular, independente do composto ou tempo de exposição. Conclui-se que PCR-3 OH apresentou atividade bactericida e sobre biofilmes simples e multiespécies de bactérias de interesse endodôntico superior à CUR, principalmente sob ação do LED. Entretanto, sua citocompatiblidade foi inferior à da CUR. A presença do LED afetou a viabilidade, proliferação e migração dos fibroblastos, mostrando que os parâmetros utilizados para fins antimicrobianos não foram adequados para aplicação em células eucarióticas.
Endodontic treatment of young permanent teeth with pulp / periapical infections before completing rhizogenesis is still a challenge for Endodontics and Pediatric Dentistry. Scientific reports have shown that curcumin (CUR), a polyphenolic phytochemical, has several therapeutic properties, including a broad spectrum of antimicrobial action and the ability to induce cell proliferation and migration. In addition, due to its excitatory capacity in the presence of light, CUR has also been used as a photosensitizer in photodynamic therapy associated with LED (light emitting diode), promoting an increase in its biological effects. One way to increase its therapeutic potential and reduce some limitations of the use of CUR is the synthesis of analogues from small chemical modifications in the original structure, however, maintaining its photosensitizing capacity. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial and antibiofilm action of curcumin analogues under the influence or not of LED on microorganisms of endodontic interest and their influence on the viability, proliferation and migration of L-929 fibroblasts. A series of CUR analog compounds (PCR-4 H, PCR-3 OH, PCR-4 OH, PCR-3 OCH₃, PCR-4 OCH₃, PCR-3 acetyl, PCR-4 acetyl) were synthesized by Pabon's methodology. The antimicrobial activity of CUR and its analogs was determined by the Minimum Concentration Inhibitory (CIM) and Minimum Bactericidal Concentration (CBM) assay on Streptococcus mutans, Lactobacillus casei, Actinomyces israelii, Enterococcus faecalis and Fusobacterium nucleatum, with or without the InGaN LED (gallium and indium nitride, with output power of 100 mW / cm², LED tip with an area of 0.78 cm², 60 sec). Curcumin and its analog with the best antimicrobial effect (PCR-3 OH) were evaluated on the initial (72h) and mature (1 week) biofilm of these species in microplates and on multispecies biofilms formed in dentinal tubules by counting CFU / mL and by confocal microscopy, respectively, under the action or not of the LED. They were also evaluated for cytotoxicity and the ability to induce proliferation and migration in fibroblasts, using methyltetrazolium, trypan blue and Coomassie blue assays, respectively. The data were evaluated statistically (p <0.05). Of the 7 curcumin analogues synthesized, PCR-3 OH was the only compound that showed bactericidal activity when tested on selected bacteria of endodontic interest. Its effect was enhanced in the presence of LED, varying between bacterial species. Curcumin had a bactericidal effect for the species S. mutans, A. israelii, L. casei and F. nucleatum, and in some of them, it was independent of the LED. Both compounds reduced the growth of the initial or mature biofilms, regardless of the LED. However, when irradiated, the effect of the compounds varied according to the bacterial species, with A. israelii and S. mutans being the most affected. Both compounds significantly reduced multispecies biofilms when compared to the untreated control, with the best effect being observed for PCR-3 OH. Curcumin was considered cytocompatible from 0.039 μg / mL and PCR-3 OH from 0.019 μg / mL. There was a significant reduction in cell viability when the compounds were irradiated with LED at concentrations of 0.039 and 0.019 μg / mL. The LED, within the parameters tested, significantly reduced cell viability, proliferation and migration, regardless of the compound or time of exposure. It is concluded that PCR-3 OH showed bactericidal activity and on simple and multispecies biofilms of bacteria of endodontic interest superior to CUR, mainly under the action of LED. However, its cytocompatibility was lower than that of the CUR. The presence of the LED affected the viability, proliferation and migration of fibroblasts, showing that the parameters used for antimicrobial purposes were not suitable for application in eukariotic cells.

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Palavras-chave

Curcumina, Biofilmes, Anti-infecciosos, Testes de toxicidade, Biofilms

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