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Antibacterial action mechanisms of trypsin inhibitors: a protocol for systematic review and meta-analysis
(Medicine, 2021) Morais, Ana Heloneida de Araujo; Nascimento, Amanda Maria de Souza; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Oliveira Segundo, Victor Hugo de; Piuvezam, Grasiela; Passos, Thaís Souza; Damasceno, Karla Suzanne Florentino da Silva Chaves; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X
Introduction: Infectious diseases caused by bacteria represent one of the challenges in human healthcare, mostly caused by resistant bacteria, increasing the treatment cost, and fatal health complications. Researchers worldwide seek new therapeutic strategies to combat these highly resistant bacteria. Trypsin inhibitor peptides or proteins have innumerous bioactivities, such as antibacterial activity, which makes them potential candidates to treat diseases caused by bacteria. Thus, this study protocol describes a systematic review concerning the action mechanisms related to these molecules’ antibacterial activity. Methods: This systematic review protocol was elaborated according to the guidelines outlined in the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P). The databases PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, and Virtual Health Library will be used. Experimental studies carried out with rats and/or mice of both sexes, without water or diet restriction and in vitro (bacterial culture) studies and in cell, treated with trypsin inhibitor-type peptides or proteins that have a possible antibacterial action will be included. If at least two studies present clinical and/or methodological and/or statistical homogeneity, a meta-analysis will be carried out at the end of the analysis. The selection of studies, data extraction, and methodological quality assessment will be performed independently by two reviewers. Results: This protocol will be the basis for a systematic review. It is expected to identify several manuscripts highlighting the mechanisms related to the action of trypsin inhibitor peptides or proteins on bacteria. Conclusion: The systematic review based on this protocol will gather knowledge about trypsin inhibitor peptides or proteins’ antibacterial action mechanisms. It will provide subsidies for new research involving these molecules’ application against infectious diseases caused by bacteria. Ethics and dissemination: The present work does not involve any humans or animals; therefore, ethical approval is not needed. Prospero Registration Number: This review was registered with the International Register of Prospective Systematic Reviews on Jun 11, 2020 (registration: CRD42020189069). Available at: https://www.crd.york.ac.uk/prospero/display_record.php? RecordID=189069.
Avaliação da interação do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo (Tamarindus Indica L.) com lipopolissacarídeo bacteriano in silico e do efeito antimicrobiano sobre bactérias gram-negativas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-07) Pereira, Annemberg Salvino; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/1263391959880480; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Lima, Vanessa Cristina Oliveira de
O inibidor de tripsina de semente de tamarindo (ITT) é reconhecido por apresentar efeitos sacietogênicos, anti-inflamatórios e de redução na hiperglicêmica, além de potencial ação antimicrobiana in silico. Este estudo teve como objetivo testar in silico a interação do ITT teórico [modelo número 56, na conformação número 287 (ITTp 56/287)] com lipopolissacarídeo bacteriano (LPS) e seu efeito in vitro sobre bactérias gram-negativas. Inicialmente o ITTp 56/287 foi avaliado por docking molecular quanto à interação com LPS de E. coli (PDB ID 4NHR) e Salmonella enterica subespécie enterica sorotipo Typhimurium LT2 (PDB ID 4N4R). Posteriormente, seguiu-se com a obtenção e caracterização do ITT a partir da extração em tampão Tris-HCl, pH 7,5, saturações nas faixas de 0-30% (F1) e 30-60% (F2) com sulfato de amônio e isolamento do ITT por cromatografia de afinidade Tripsina-Sepharose 4B. O ITT foi caracterizado por meio da estimativa da massa molecular, da quantificação proteica, da determinação de atividade antitríptica e teste microbiológico contra E. coli e Salmonella spp. por meio do teste de microdiluição em caldo. Em relação aos resultados, a fração 2 (30 a 60%) apresentou a maior atividade antitríptica, com 72,40%. O ITT isolado obteve 97,59% (1.797,22 UI/mg) de atividade antitríptica, 0,018 mg/mL de proteinas e bandas proteicas com massa molecular de aproximadamente 20kDa. In silico, foi verificado a interação do ITTp 56/287 com LPSs teóricos de E. coli (PDB ID 4NHR) e Salmonella enterica subespécie enterica sorotipo Typhimurium LT2 (PDB ID 4N4R) com docking score de -214,42 e -348,66, respectivamente. Entretanto, o efeito antimicrobiano do ITT não foi relevante em concentrações inferiores a 1 mg/mL contra E. coli e Salmonella spp. Tais resultados mostram a necessidade de mais pesquisas in vitro, considerando outras espécies bacterianas e ainda direcionadas à prospecção de peptídeos antimicrobianos derivados do ITT.
Caracterização físico-química de inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo (Tamarindus indica l.) Nanoencapsuladoem proteína do leite isolada
(Brazilian Journal of health Review, 2019) Morais, Ana Heloneida de Araújo; Oliveira, Gerciane Silva de; Costa, Rafael Oliveira de Araújo; Pais, Tatiana dos Santos; Gomes, Ana Francisca Teixeira; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Medeiros, Amanda Fernandes de; Queiroz, Jaluza Luana Carvalho de; Passos, Thaís Souza
Introdução: O inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo (Tamarindus indica L.) (ITT) apresenta ação sacietogênica e anti-inflamatória em modelo experimental. Associado a isto, a encapsulação de proteínas bioativas atua promovendo uma melhora e prolongamento da ação destes ativos.Objetivo: Avaliar o nanoencapsulamento deste inibidor em proteína isolada do leite. Metodologia:O inibidor foi extraído das sementes de tamarindo e isolado por meio de cromatografia de afinidade em Tripsina-Sepharose. Posteriormente, foi encapsulado por meio da técnica de nanoprecipitação em solvente orgânico, na proporção ITT: proteína do soro do leite isolada de 1:4 (p/p). As partículas obtidas foram caracterizadas por diferentes métodos físico-químicos e, avaliadas quanto à eficiência de incorporação. Resultados:A micrografia do encapsulado mostrou a formação de nanopartículas esféricas (83.80 nm (5.80)) (figura 01), com tamanhos heterogêneos, corroborando com a difração laser (Índice de Polidispersão de 0.6 (0.080)), sem depressões e, de acordo com a análise de potencial zeta, instáveis e, com tendência a agregação. As análises de Espectroscopia por Transformada de Fourier (figura 2) e Difração de raios X (figura 3), mostraram, respectivamente, a presença de novas interações químicas entre o agente encapsulante e, o ITT, e natureza amorfa, fornecendo assim um indicativo da encapsulação, sendo este reforçado pelo alto percentual de incorporação do ITT (97.34 (5.50) %). Conclusão: A nanoencapsulação do ITT com proteína isolada do leite se mostra uma ferramenta inovadora, constituindo uma possível aplicação biotecnológica deste ativo, aumentando com isto o seu potencial de utilização
Chitosan-whey protein nanoparticles improve encapsulation efficiency and stability of a trypsin inhibitor isolated from tamarindus indica L
(Food Hydrocolloids, 2018-11) Maciel, Bruna Leal Lima; Queiroz, Jaluza Luana Carvalho de; Costa, Rafael Oliveira de Araújo; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Medeiros, Amanda Fernandes de; Gomes, Ana Francisca Teixeira; Pais, Tatiana dos Santos; Passos, Thais Souza; Santos, Elizeu Antunes dos; Morais, Ana Heloneida de Araújo
Studies have shown that the trypsin inhibitor isolated from tamarind seeds (Tamarindus indica L.) (TTI) has satietogenic and anti-inflammatory actions in an experimental model. Aiming to increase the efficiency and stability of its antitriptic activity, the single and conjugated effect of chitosan and whey protein isolate on the incorporation, activity, and stability of TTI was investigated. The particles were obtained by nanoprecipitation technique, evaluated for the efficiency of incorporation and characterized by physical-chemical methods, determination of the amount of inhibitor that reduces the antitriptic activity in 50% (IC50) and, stability in different temperatures and pH. The combination of chitosan and whey protein isolate formed spherical nanoparticles (109 nm), promoted a reduction in IC50 (0.05 mg) compared to pure TTI (0.21 mg), and preserved the inhibitory activity up to 80 °C [35.0% (3.74)] compared to other formulations and TTI [0.0 (0.00)]. In addition, nanoparticles presented stability to the different pH conditions. Thus, the combination of encapsulating agents showed an important strategy to improve the function and stability of TTI
Efeito do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo nanoencapsulado sobre parâmetros bioquímicos em ratos Wistar superalimentados com dieta de alto índice glicêmico
(2019-07-31) Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Passos, Thais Souza; ; ; ; Lima, Maira Conceição Jerônimo de Souza; ; Silbiger, Vivian Nogueira;
Estudos revelam os benefícios do Inibidor de Tripsina isolado das sementes de Tamarindo (Tamarindus indica L.) (ITT), melhorando diversos parâmetros bioquímicos em ratos Wistar. Entretanto, buscam-se alternativas para intensificar o efeito do ITT, por meio da encapsulação, permitindo, assim, uma liberação controlada e potencialização do efeito bioativo. Neste estudo, investigou-se o efeito do ITT nanoencapsulado em quitosana e proteína do soro do leite isolada (EQPI) nos parâmetros bioquímicos (glicemia, insulina e perfil lipídico) em ratos Wistar superalimentados com dieta de alto índice glicêmico (HGLI), além de avaliar a estabilidade in vitro do EQPI diante de condições fisiológicas do trato gastrointestinal (TGI). As nanopartículas foram sintetizadas por nanoprecipitação utilizando solução aquosa contendo quitosana, proteína do soro de leite isolada e ITT (2:2:1 p/p/p) (EQPI) e sem ITT (2:2 p/p) (QPI). Os nanoencapsulados foram caracterizados, principalmente, quanto à morfologia (MEV) e tamanho de partícula (Difração a laser). Foram avaliados também quanto à estabilidade em face das condições do trato gastrointestinal in vitro, sendo realizadas nas fases oral, gástrica e intestinal, e monitorada por meio da atividade antitríptica e do perfil proteico por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). As nanopartículas foram administradas in vivo por gavagem (12,5 mg / kg de EQPI e 10,0 mg / kg de QPI) em ratos Wistar superalimentados com dieta HGLI e investigados quanto aos parâmetros bioquímicos e análise histopatológica dos pâncreas. EQPI e QPI apresentam formatos esféricos, superfícies lisas e aglomeração e, respectivamente, diâmetro médio de 117,4 nm (24,1) e 123,9 (11,3), e índice de polidispersão de 0,370 (0,004) e 0,225 (0,013). Os resultados obtidos em condições que simulam a digestibilidade mostraram que o EQPI manteve a atividade antitríptica em 95,5%, na fase gástrica, enquanto o ITT (controle) foi hidrolisado, perdendo completamente a atividade e pico proteico característico observado por CLAE. Considerando a presença das enzimas intestinais, EQPI e ITT foram susceptíveis às condições do ensaio, como confirmado por CLAE. Em ratos Wistar superalimentados com dieta HGLI, EQPI e QPI reduziram significativamente a glicemia e o HOMA IR, e somente o EQPI aumentou o HDL-c (p <0,05). Em relação à histopatologia do pâncreas, o EQPI obteve melhores resultados quanto ao reparo tecidual e aspectos relacionados à normalidade e funcionalidade do órgão. Assim, foi possível mostrar que a nanoencapsulação promoveu maior proteção do ITT, na condição desejada, e melhora dos parâmetros bioquímicos relacionados à Síndrome Metabólica (SM), utilizando uma baixa concentração de ITT.
Innovative biomedical and technological strategies for the control of bacterial growth and infections
(Biomedicines, 2024-01) Morais, Ana Heloneida de Araújo; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Damasceno, Karla Suzanne Florentino da Silva Chaves; Pereira, Annemberg Salvino; Passos, Thaís Souza
Antibiotics comprise one of the most successful groups of pharmaceutical products. Still, they have been associated with developing bacterial resistance, which has become one of the most severe problems threatening human health today. This context has prompted the development of new antibiotics or co-treatments using innovative tools to reverse the resistance context, combat infections, and offer promising antibacterial therapy. For the development of new alternatives, strategies, and/or antibiotics for controlling bacterial growth, it is necessary to know the target bacteria, their classification, morphological characteristics, the antibiotics currently used for therapies, and their respective mechanisms of action. In this regard, genomics, through the sequencing of bacterial genomes, has generated information on diverse genetic resources, aiding in the discovery of new molecules or antibiotic compounds. Nanotechnology has been applied to propose new antimicrobials, revitalize existing drug options, and use strategic encapsulating agents with their biochemical characteristics, making them more effective against various bacteria. Advanced knowledge in bacterial sequencing contributes to the construction of databases, resulting in advances in bioinformatics and the development of new antimicrobials. Moreover, it enables in silico antimicrobial susceptibility testing without the need to cultivate the pathogen, reducing costs and time. This review presents new antibiotics and biomedical and technological innovations studied in recent years to develop or improve natural or synthetic antimicrobial agents to reduce bacterial growth, promote well-being, and benefit users
Novas alternativas para o tratamento contra infecções bacterianas: avaliação do potencial do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo (ITT) como agente anti-infeccioso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-23) Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Morais, Ana Heloneida de Araújo; Damasceno, Karla Suzanne Florentino da Silva Chaves; https://orcid.org/0000-0001-6884-1023; http://lattes.cnpq.br/0325141188932441; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X; http://lattes.cnpq.br/1233944493334651; https://orcid.org/0000-0002-0731-8172; http://lattes.cnpq.br/3283329912419192; Sousa Júnior, Francisco Canindé de; Lima, Mayara Santa Rosa; Lopes, Patricia Santos; Machado, Richele Janaina Araújo
As infecções têm se tornado uma ameaça preocupante à saúde pública, principalmente quando causadas por bactérias resistentes aos antimicrobianos atualmente disponíveis. O objetivo desta tese foi estudar novas alternativas e agentes anti-infecciosos para tratamentos contra infecções bacterianas. Para isso, foram realizados uma revisão narrativa e um estudo in vivo e in vitro sobre a temática. Dessa forma, o primeiro capítulo desta tese apresenta uma revisão narrativa sobre novas alternativas biomédicas em tratamentos antibacterianos. Como resultado, constatou-se que algumas áreas de pesquisa, visando controlar as infecções bacterianas, vêm se destacando, sendo elas: bioinformática, nanotecnologia, genômica, além de estudos desenvolvidos com moléculas naturais, como os peptídeos antimicrobianos. Ademais, os artigos trazidos nessa revisão apresentaram pesquisas promissoras no campo de desenvolvimento de agentes antimicrobianos, bem como seus mecanismos de ação e, ainda, as estratégias para minimizar as consequências da resistência bacteriana. A revisão ao apresentar atuais alternativas em tratamentos antibacterianos poderá contribuir para estudos futuros na área. No segundo capítulo, foi investigado o efeito do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo (ITT) na sobrevivência de Caenorhabditis elegans (C. elegans) (cepa selvagem) sob condições de infecção bacteriana. O ITT foi obtido por isolamento em cromatografia de afinidade Trypsin-Sepharose CNBr-4B, teve a sua quantificação proteica realizada pelo método de Bradford e sua atividade específica monitorada por ensaio antitríptico. Os animais foram mantidos em meio Nematode Growth Medium (NGM) com a bactéria Escherichia coli (OP50) como fonte alimentar a 20ºC e, para as análises realizadas, foram expostos previamente a diferentes concentrações de ITT, no estágio L1 até atingirem L4, além de um grupo controle sem tratamento. Além disso, foi investigada a toxicidade por meio da avaliação da ovoposição, progênie, locomoção e tamanho corporal. Posteriormente, foi realizado o teste de infecção bacteriana com Staphylococcus aureus em C. elegans submetidos previamente às concentrações de 0,1 e 1,0 mg/mL de ITT. Foi realizado o teste de estresse oxidativo, no qual os nematóides foram expostos ao agente estressor hidroperóxido de terc-butilo (TBOOH). Em seguida, foram realizados os testes de curva de crescimento bacteriano, atividade antioxidante e antibacteriana, ambos in vitro. No teste de toxicidade, o ITT não se apresentou tóxico, não sendo observada diferença estatística para os parâmetros de toxicidade avaliados entre o grupo controle e as demais concentrações testadas (p>0,05). Quanto ao tamanho corporal, as concentrações testadas de ITT levaram a comprimentos estatisticamente maiores de C. elegans (p<0,05) quando comparados com o controle sem tratamento. Em relação às análises de infecção bacteriana, os animais submetidos a 0,1 mg/mL e 1,0 mg/mL de ITT apresentaram uma sobrevivência de 16,10% e 30,32%, respectivamente, maiores quando comparados com o grupo de C. elegans infectado sem tratamento (8,08%). Para compreender a atuação do ITT na sobrevivência dos animais, no teste de estresse oxidativo, em todas as concentrações testadas de ITT foi observada uma maior sobrevivência em relação ao controle nos tempos de 12h e 18h (p<0,05). Nos estudos in vitro quanto a curva de crescimento bacteriano, não foi observada atividade inibitória do ITT em relação à bactéria Escherichia coli (OP50) (p>0,05) nas concentrações testadas, assim como não foram observadas atividades antibacteriana e antioxidante. Diante dos resultados, constatou-se uma maior sobrevivência do C. elegans quando expostos previamente ao ITT, entretanto por via distinta da antioxidante e da antibacteriana. Dessa forma, o estudo contribuiu para uma consolidação do entendimento teórico e científico por meio da revisão narrativa e dos testes com ITT, respectivamente, sobre novas alternativas para controle de infecção bacteriana.
Prospecting in silico antibacterial activity of a peptide from trypsin inhibitorisolated from tamarind seed
(Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, 2022-08-28) Passos, Thais Souza; Oliveira, Gerciane Silva de; Nascimento, Amanda Maria de Souza; Luz,Anna Beatriz Santana; Aguiar, Ana Júlia Felipe Camelo; Lima, Mayara Santa Rosa; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Amado, Isabel Rodríguez; Damasceno, Karla Suzane Florentino da Silva Chaves; Monteiro, Norberto de Kássio Vieira; Moreira, Susana Margarida Gomes; Pastrana, Lorenzo; Morais, Ana Heloneida de Araújo; https://orcid.org/0000-0003-2054-1544; https://orcid.org/0000-0002-5847-5733; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X
Bacterial infections have become a global concern, stimulating the growing demand for natural and bio-logically safe therapeutic agents with antibacterial action. This study was evaluated the genotoxicity ofthe trypsin inhibitor isolated from tamarind seeds (TTI) and the antibacterial effect of TTI theoric model,number 56, and conformation number 287 (TTIp 56/287) and derived peptides in silico. TTI (0.3 and0.6 mg.mL 1 ) did not cause genotoxicity in cells (p > 0.05). In silico, a greater interaction of TTIp 56/287with the Gram-positive membrane (GP) was observed, with an interaction potential energy (IPE) of -1094.97 kcal.mol-1 . In the TTIp 56/287-GP interaction, the Arginine, Threonine (Thr), and Lysine residuespresented lower IPE. In molecular dynamics (MD), Peptidotrychyme59 (TVSQTPIDIPIGLPVR) showed an IPEof -518.08 kcal.mol-1 with the membrane of GP bacteria, and the Thr and Arginine residues showed thegreater IPE. The results highlight new perspectives on TTI and its derived peptides antibacterial activity
Safety and potential functionality of nanoparticles loaded with a trypsin inhibitor isolated from tamarind seeds
(Elsevier, 2020) Morais, Ana Heloneida Araújo; Costa, Rafael Oliveira de Araújo; Matias, Lídia Leonize Rodrigues; Passos, Thaís Souza; Queiroz, Jaluza Luana Carvalho de; Carvalho, Fabiana Maria Coimbra de; Maciel, Bruna Leal Lima; Uchôa, Adriana Ferreira; Amado, Isabel Rodríguez; Gonçalves, Catarina; Pastrana, Lorenzo; https://orcid.org/0000-0002-6460-911X
The trypsin inhibitor isolated from tamarind seeds(TTI) presentssatietogenic and anti-inflammatory effects. In the present study, TTI encapsulation by nanoprecipitation in purified chitosan and whey protein isolate (ECW) was performed to maintain TTI’s integrity and protection through the gastrointestinal tract. The interaction between TTI and the encapsulating agents was determined by filtration monitoring the antitrypsin activity. Cytotoxicity was evaluated at different concentrations (0.5, 2.5 and 5.0 mg/mL) in Caco-2 and CCD-18Co cells. Subacute blood toxicity was evaluated in Wistar rats (12.5 mg/kg) for ten days. The particles presented a smooth surface, with 118.00 (17.27) nm of diameter, 0.37 (0.02) of polydispersity index, -38.26 (0.15) mV (neutral pH) of sur face charge, and 95.31 (0.31)% of incorporation efficiency. At neutral pH, there was a strong interaction of the encapsulating agents and TTI, and a gradual release of TTI at pH 3.0. Cell viability (> 70%) evaluation, in vivo biochemical and hepatic parameters of Wistar rats showed the absence of toxic effects of the nanoparticles with TTI. The study showed that TTI nanoparticles are potentially safe and represent a promising formulation for the clinical application of TTI and may become an option as a novel ingredient in food

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