Caracterização da secreção cutânea do anfíbio Trachycephalus nigromaculatus e investigação da atividade antimicrobiana
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Publication type
Doctoral thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Trachycephalus nigromaculatus is a helmeted treefrog belonging to the Hylidae family,
distinguished by its cranial apparatus adapted for phragmosis, a unique defense
strategy. Its skin is notable for the abundance of poison glands, playing a crucial role
in resistance against predators and pathogens in its natural habitat. However, the
chemical composition of the venom and the effects of exposure to cutaneous secretion
in humans and animals remain poorly understood. This study aimed to characterize
the cutaneous secretion, assess its toxic effects, and explore the antimicrobial activity
of Trachycephalus nigromaculatus secretion. We employed chromatographic
analyses, SDS-PAGE gel electrophoresis, and mass spectrometry to identify the
fractions of cutaneous secretion. The cell-inflammatory-epithelial interaction was
examined through intravital microscopy, while the impact on cell viability was evaluated
using the MTT assay. Antimicrobial activity was tested in vitro against S. aureus, S.
coli, and C. albicans. Results revealed a complex mixture in T. nigromaculatus
cutaneous secretion, with proteins ranging from 8.5 to 77 kDa. Noteworthy
components include hyaluronidase, peroxiredoxin-6, and the toxin anntoxin. MALDI-
TOF analysis indicated an abundant presence of peptides. Low concentrations
(1μg/mL) of the secretion exhibited significant cytotoxic activity (76%) against VERO
cells. In intravital microscopy, the secretion (3 μg and 30 μg) displayed relevant toxic
activity, causing loss of elasticity, edema, infiltration, and hemorrhagic points,
preventing the experiment's continuation after 2 hours of injection. Within 24 hours,
signs of necrosis and infiltration were evident, accompanied by an increase in adhered
and migrated cells. These effects were observed within just 5 minutes of topical
application. Inhibition of microbial growth was observed in crude secretion against S.
coli, S. aureus, and C. albicans. At least half of the fractions tested by HPLC exhibited
relevant activity. Antimicrobial activity was particularly effective against gram-positive
bacteria (S. aureus) and gram-negative bacteria (S. coli), demonstrating notable
antifungal action against C. albicans. These results are significant as they represent
the first description of the antimicrobial activity of T. nigromaculatus cutaneous
secretion, highlighting substantial inhibition against fungi. Furthermore, this study
provides the first detailed description of the biochemical content of cutaneous
secretion, revealing a unique composition of compounds inducing notable toxic effects
both in vivo and in vitro. These findings, coupled with the distinctive cranial apparatus
of this species, reinforce its efficacy as an efficient defense mechanism.
Abstract in Portuguese
Trachycephalus nigromaculatus é uma perereca-de-capacete da família Hylidae,
destacada pelo seu aparelho craniano adaptado para a fragmose, uma estratégia de
defesa peculiar. Sua pele é notória pela abundância de glândulas de veneno,
desempenhando um papel crucial na resistência contra predadores e patógenos em
seu habitat natural. No entanto, a composição química do veneno e os efeitos da
exposição à secreção cutânea em humanos e animais permanecem pouco
compreendidos. Este estudo objetivou caracterizar a secreção cutânea, avaliar seus
efeitos tóxicos e explorar a atividade antimicrobiana da secreção de Trachycephalus
nigromaculatus. Empregamos análises cromatográficas, eletroforese em gel SDS-
PAGE e espectrometria de massa para identificar as frações da secreção cutânea. A
interação célula-inflamatória-epitelial foi examinada por microscopia intravital,
enquanto o impacto na viabilidade celular foi avaliado pelo ensaio MTT. A atividade
antimicrobiana foi testada in vitro contra S. aureus, S. coli e C. albicans. Os resultados
revelaram uma mistura complexa na secreção cutânea de T. nigromaculatus, com
proteínas variando de 8,5 a 77 kDa. Destacam-se hialuronidase, peroxirredoxina-6 e
a toxina anntoxina. A análise MALDI-TOF indicou uma presença abundante de
peptídeos. Concentrações baixas (1μg/mL) da secreção apresentaram notável
atividade citotóxica (76%) contra células VERO. Na microscopia intravital, a secreção
(3 μg e 30 μg) exibiu atividade tóxica relevante, causando perda de elasticidade,
edema, infiltração e pontos hemorrágicos, impedindo a continuidade após 2h de
injeção. Em 24 horas, sinais de necrose e infiltração foram evidentes, juntamente com
um aumento na contagem de células aderidas e migradas. Esses efeitos foram
observados após apenas 5 minutos de aplicação tópica. Observou-se inibição do
crescimento microbiano na secreção bruta para S. coli, S. aureus e C. albicans. Pelo
menos metade das frações testadas por HPLC exibiram atividade relevante. A
atividade antimicrobiana foi especialmente eficaz contra bactérias gram-positivas (S.
aureus) e gram-negativas (S. coli), além de apresentar notável ação antifúngica contra
C. albicans. Esses resultados são significativos, pois representam a primeira
descrição da atividade antimicrobiana da secreção cutânea de T. nigromaculatus,
destacando uma inibição importante contra fungos. Além disso, este estudo oferece a
primeira descrição detalhada do conteúdo bioquímico da secreção cutânea, revelando
uma composição singular de compostos que induzem efeitos tóxicos notáveis tanto in
vivo quanto in vitro. Essas descobertas, aliadas ao distintivo aparelho ósseo na
cabeça desta espécie, reforçam sua eficácia como uma eficiente arma de defesa.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5257
Keywords
Research line
Issue Date
2023
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