Síntesis de materiales compuestos por hidroxisales laminares de Zinc con Nisina o β-Glucanos para potencializar la actividad antimicrobiana o inmunoestimulante

Abstract

La resistencia bacteriana frente al uso de antibióticos se ha convertido en un problema grave que preocupa a la humanidad; dicha resistencia se debe principalmente al uso no controlado de estos compuestos, requiriendo dosis mayores para regular enfermedades y favoreciendo el retorno de afecciones que se encontraban controladas. Una alternativa actualmente estudiada para controlar la proliferación de patógenos bacterianos en sistemas alimentarios son las bacteriocinas, las cuales se definen como péptidos antibacterianos sintetizados por bacterias Gram positivas y Gram negativas que presentan actividad inhibitoria o bactericida frente a otras bacterias competidoras. Las bacteriocinas producidas por bacterias ácido-lácticas son las de mayor interés en la industria alimentaria; son consideradas inocuas, no son tóxicas para células eucariotas y presentan un espectro selectivo de inhibición. La nisina es una bacteriocina producida por la bacteria Lactococcus lactis, ha sido probada contra patógenos como Listeria monocytogenes y Clostridium botulinum, y es la única que actualmente se distribuye ampliamente en la industria alimentaria, aunque su actividad se ve limitada por degradación o inactivación en proceso industriales. Por otro lado existen los inmunoestimulantes, que son compuestos que mejoran la respuesta inmune ante patógenos, incrementando los mecanismos de defensa por parte del hospedero. Entre los más utilizados se encuentran los β-glucanos, que son polisacáridos que forman parte de la pared celular de algunos microorganismos, y que pueden ser reconocidos por el sistema inmunológico, estimulando la respuesta ante posibles infecciones bacterianas. Algunos β-glucanos producidos por levaduras marinas (como Yarrowia lipolytica que fue utilizada en este trabajo), resultan de gran interés, debido a su origen (ambientes hipersalinos) y porque ha demostrado su eficacia como inmunoestimulante en sistemas in vitro e in vivo en modelos piscícolas. Para proteger y/o potenciar la actividad que estos tipos de biomoléculas presentan, la encapsulación o inmovilización en matrices biocompatibles e inocuas ha tenido relevancia en los últimos años. Las hidroxisales laminares son compuestos que retienen aniones intercambiables en su espacio interlaminar y esta característica se explota en aplicaciones como nanomedicina para liberación controlada de fármacos y prolongación del efecto de éstos por ser biocompatibles.4 Este trabajo explota la posibilidad de utilizar materiales compuestos de hidroxisales laminares de zinc para la inmovilización de nisina y de un β-glucano, evaluando su actividad y estabilidad en sistemas biológicos. Los materiales fueron sintetizados por precipitación e intercambio iónico y por coprecipitación, y fueron caracterizados por diferentes técnicas en estado sólido. Se encontró que la fase predominante de la hidroxisal laminar es el hidrocloruro de zinc (Simonkoleita), con una morfología hexagonal y un tamaño promedio de 1.2 μm. Además, la intercalación de la nisina fue posible por intercambio iónico, logrando una concentración de 0.53 mg de nisina por mg de hidroxisal, mientras que el β-glucano de Yarrowia lipolytica no logró colocarse en el interior de la estructura, sino que rodeó a la estructura cristalina, alcanzando una concentración de 0.35 mg de glucano por mg de hidroxisal. Como estabilizador de la nisina, los materiales compuestos mostraron una ligera inhibición in vitro contra el patógeno Listeria monocytogenes y alta inhibición contra diversas bacterias ácido-lácticas. Además, se realizaron pruebas para evaluar la estabilidad de la nisina inmovilizada midiendo el diámetro del halo de inhibición con respecto del tiempo, con tratamiento térmico (25 y 121° C), tratamiento químico (pH 7 y 9), y con inactivación de una proteinasa (proteinasa K). Se observó que al inmovilizar la nisina en la hidroxisal laminar, se vio disminuida la pérdida de actividad frente a inactivación con proteinasa K, esto en comparación con lo observado con nisina libre, posiblemente debido a la protección que confiere la propia hidroxisal a la molécula. Además, se encontró que en condiciones de pH neutro (7) y llevando la nisina a 121° C, la actividad de la nisina inmovilizada y en suspensión, se mantiene estable en mayor porcentaje que la nisina libre. Como inmunoestimulante, se encontró que las hidroxisales laminares de zinc, y los materiales compuestos con β-glucanos, aumentan factores de la respuesta inmune de leucocitos extraídos del bazo de huachinango, como la producción de óxido nítrico, actividad superóxido dismutasa y catalasa, además de favorecer la sobreexpresión de algunas citocinas pro y pre inflamatorias. Además, los materiales sintetizados resultaron ser no tóxicos para leucocitos de bazo de huachinango, y ayudaron a contrarrestar la infección por Vibrio parahaemolyticus, mostrando ser una alternativa en la manera de incorporación del β-glucano en los leucocitos de huachinango.