Caracterização metabolómica e determinação da atividade antimicrobiana de extratos de tecidos da estrela-do-mar Marthasterias glacialis

Abstract

Os péptidos antimicrobianos, as asterosaponinas e outros metabolitos isolados da estrela-do-mar Marthasterias glacialis, apresentam um amplo espectro de bioatividades. Os péptidos antimicrobianos, que podem ser encontrados nos equinodermos, demonstraram atividades inibitórias contra diversas estirpes microbianas. Por outro lado, acredita-se que as asterosaponinas desempenham um papel protetor sobre as estrelas-do-mar, no entanto, as suas funções biológicas continuam a não estar bem estabelecidas e, pensa-se que possam ser elucidadas através de estudos sobre a sua localização, num dado organismo. Para caracterizar e inferir sobre a atividade antimicrobiana de compostos extraídos da M. glacialis, estrela-do-mar abundante na Costa Atlântica Portuguesa, foram analisados, por LC-MS/MS, metabolitos dos componentes do disco central (CDC) e das gónadas (femininas-GF e masculinas-GM). Foi verificado que os níveis de esteroides polares sulfatados nos extratos (metanólicos-M e aquosos-A) dos órgãos estudados são diferentes e, além das 79 asterosaponinas, foram detetados 10 compostos com atividade antimicrobiana e antibacteriana e 24 compostos com outras propriedades bioativas descritas. Através de LC-MS/MS foram detetados 433 compostos para A-GM; 432 para A-CDC; 430 para M-GM; 427 para M-GF e, por fim, 422 para a amostra A-GF. Foi feita a comparação da composição dos extratos dos diferentes órgãos com a atividade antimicrobiana obtida e deduziu-se que a variabilidade encontrada nos diferentes tecidos pode estar associada a funções biológicas específicas em M. glacialis. Após análise do rastreio de atividade antimicrobiana dos tecidos estudados, concluiu-se que todos inibem o crescimento de Escherichia coli. A concentração inibitória mínima foi de 2,5 μg/μL para o extrato aquoso e metanólico das gónadas masculinas; 4,0 μg/μL para o extrato metanólico das gónadas femininas e para o extrato aquoso dos componentes do disco central e 5,0 μg/μL para o extrato aquoso das gónadas femininas. Referente aos ensaios de concentração bactericida mínima, as amostras M-GM e A-GM apresentaram atividade bactericida aos 2,5 e 5,0 μg/μL, respetivamente. As restantes amostras, apresentaram atividade bacteriostática para as concentrações de 4,0 μg/μL M-GF e A-CDC e 5,0 μg/μL para A-GF. Deste modo, através da comparação das asterosaponinas face ao total de compostos identificados, dos compostos com propriedades bioativas descritas, dos compostos com propriedades antibacterianas e dos metabolitos presentes nos diferentes órgãos da M. glacialis acreditamos que estes compostos possam participar em diferentes funções biológicas e que isto possa dever-se às propriedades tóxicas, protetoras ou antimicrobianas destes compostos (Maier, 2008).

Antimicrobial peptides, asterosaponins and other metabolites isolated from the starfish Marthasterias glacialis, showed a wide spectrum of bioactivities. Antimicrobial peptides, which can be found in echinoderms, have shown inhibitory activities against several antimicrobial strains. On the other hand, it is believed that asterosaponins play a protective role over starfish, however, their biological activities are still not well established and, therefore, it is thought that they can be clarified through studies about their location, in a certain organism. To predict the antimicrobial activity of extracts from M. glacialis, a starfish abundant on the Portuguese Atlantic Coast, characterization of the central disc components (CDC) and from female (GF) and male (GM) gonads were analyzed. It was found that the levels of sulfated polar steroids in the extracts (methanolic-M and aqueous-A) of the organs studied are different. Also, our study allowed the identification of 79 asterosaponins, 10 compounds with antimicrobial and antibacterial activity and 24 compounds with bioactive properties already reported. Through LC-MS/MS were detected from A-GM, A-CDC, M-GM, M-GF and A-GF, respectively 433, 432, 430, 427 and 422 compounds. The composition among the extracts obtained from the several organs was compared and tentatively correlated with their determined minimum inhibitory concentrations. It was hypothesized that the variability found in the different tissues may be associated with their biological functions in M. glacialis. After the evaluation of the antimicrobial activity of each extract, it was concluded that all compounds showed ability to inhibit Escherichia coli. The minimum inhibitory concentration was 2.5 μg/μL for the aqueous and methanolic extracts of male gonads; 4.0 μg/μL for the methanolic extract of the female gonads and for the aqueous extract of the components of the central disc and 5.0 μg/μL for the aqueous extract of the female gonads. Regarding the minimum bactericidal concentrations, the samples M-GM and A-GM showed bactericidal activity with 2.5 μg/μL and 5.0 μg/μL, respectively, and the remaining samples showed bacteriostatic activity at concentrations of 4.0 μg/μL for M-GF and A-CDC and of 5.0 μg/μL for A-GF. In conclusion, by comparing asterosaponins with the total of compounds identified, compounds with the bioactive properties, compounds with antibacterial properties and other metabolites that were found in different organs of M. glacialis, we believe that these compounds may participate in different biological functions, and that this may be due to the toxic, protective or antimicrobial properties of these compounds (Maier, 2008).