Estudo da foto-oxidação de fosfatidiletanolaminas

Abstract

A foto-oxidação é um dos processos utilizados em diversas áreas com destaque para a terapia fotodinâmica. Além de ser aplicada no tratamento de alguns tipos de cancro, a terapia fotodinâmica pode ainda ser utilizada na inativação de bactérias com a vantagem de não criação de resistência por parte das mesmas, ao contrário do tratamento com antibióticos. Os estudos realizados até ao momento têm tido como objetivos principais encontrar um fotossensibilizador eficaz ou verificar se as bactérias adquirem resistência a esta terapia. No entanto, pouco se sabe ainda sobre o efeito a nível molecular provocado pela foto-inativação de bactérias, ou seja, qual o efeito nos lípidos, proteínas e DNA bacteriano. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da fotossensibilização em fosfolípidos bacterianos. Para tal, foram realizados estudos de foto-inativação de Escherichia coli e avaliado o seu impacto nos fosfolípidos desta bactéria Gram negativa. Por outro lado, realizaram-se testes de fotossensibilização com padrões de fosfatidiletanolamina (PE), uma vez que esta é a classe de fosfolípidos mais abundante nas membranas da E. coli. Os padrões utilizados foram o 2-oleoil-1-palmitoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina (POPE) e 2-linoleoil-1-palmitoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina (PLPE), de modo a compreender o tipo de oxidação que a fotossensibilização provoca. Nos testes com os padrões foram utilizadas como fotossensibilizadores uma porfirina tri-catiónica 5,10,15-tris(1-methylpyridinium-4-yl)-20-(pentafluorophenyl) porphyrin tri-iodide (Tri-Py+-Me-PF) e uma porfirina tetra catiónica 5,10,15,20-tetrakis(1-methylpyridinium-4-yl) porphyrine tetra-iodide (Tetra-Py+-Me). No entanto, nos testes com a estirpe bacteriana só se utilizou a porfirina tricatiónica Tri-Py+-Me-PF, uma vez que esta mostrou ser mais eficaz que a porfirina tetracatiónica Tetra-Py+-Me. A espetrometria de massa de ionização de eletrospray (ESI-MS) e espetrometria de massa tandem (ESI-MS/MS) permitiram identificar os derivados hidroperóxidos como o principal produto de oxidação formado. A análise por ESI-MS e ESI-MS/MS das fosfatidiletanolaminas da E. coli permitiu identificar dois hidroperóxidos (m/z 746.5 e 774.4) como principais produtos de oxidação. A quantidade relativa dos ácidos gordos insaturados decresceu em comparação com as células de E. coli irradiadas sem fotossensibilizador, o que indica que houve oxidação lipidica. Este trabalho mostra que os fosfolípidos da membrana da E. coli são um dos alvos da foto-oxidação induzida pela porfirina Tri-Py+-Me-PF. A diminuição da quantidade relativa dos ácidos gordos insaturados e a peroxidação dos fosfolípidos podem estar na origem dos danos causados nas membranas bacterianas pela terapia fotodinâmica.

Photo-oxidation is one of the procedures used to promote oxidation, which is used in photodynamic therapy. In addition to being applied in the treatment of some types of cancer, photodynamic therapy may also be used in bacterial inactivation, given that this therapy does not allow bacteria to develop resistance, unlike the treatment with antibiotics. The studies conducted so far aimed to find an effective photosensitizer or determine whether bacteria can create resistance to this type of treatment. However, little is known about the effect at the molecular level, namely, what is the effect on lipids, proteins and bacterial DNA. This study aimed to evaluate the effect of photosensitization in bacterial phospholipids. To fulfill our goals studies were carried out to evaluate the impact of on bacterial phospholipids during photo inactivation of Escherichia coli. On the other hand, photosensitization tests were conducted with standards of phosphatidylethanolamine (PE), since this is the most abundant phospholipid in E. coli membranes. The standards used were 2-oleoil-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphorylethanolamine (POPE) and 2-linoleoil-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphorylethanolamine (PLPE). As photosensitizers, in standard tests, were used a tricationic porphyrin 5,10,15-tris(1-methylpyridinium-4-yl)-20-(pentafluorophenyl) porphyrin tri-iodide (Tri-Py+-Me-PF) and a tetracationic porphyrin 5,10,15,20-tetrakis(1-methylpyridinium-4-yl) porphyrine tetra-iodide (Tetra-Py+-Me). However the test with the bacteria was carried out with the tricationic porphyrin Tri-Py+-Me-PF, since it was more effective than the tetracationic porphyrin Tetra-Py+-Me. The electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) and the tandem mass spectrometry (ESI-MSMS) have identified the hydroperoxides derived as the main oxidation product. The analysis by ESI-MS and ESI-MSMS of phosphatidylethanolamines (PE) of E. coli has identified two oxidation products derived from hydroperoxides (m/z 746.5 and 774.4). The relative amount of unsaturated fatty acids decreased compared to E. coli cells irradiated without photosensitizer, which indicates that occurred oxidation. This study shows that the phospholipids of the membrane of E. coli are one of the targets of photo-oxidation induced by porphyrin Tri-Py+-Me-PF. The decrease in the relative amount of unsaturated fatty acids and peroxidation of phospholipids can be one of the causes of the damage caused to the bacterial membranes by photodynamic therapy.