Monitoring antibiotics in the environment

298 Pages·2014·6.19 MB·English

Mónica Andreia Almeida Vieira
Mestre em Química

Monitoring antibiotics in the environment. Study of

Quinoxaline derivatives bioactivity
Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em
Química Sustentável
Orientador: João Paulo da Costa de Noronha, Professor Auxiliar, FCT-UNL

Co- Maria Cristina Prudêncio Pereira Soares, Professor Coordenador com
orientadores: Agregação, ESTSP-IPP
Célia Maria Manaia Rodrigues, Professor Auxiliar, ESB-UCP

Outubro, 2013
Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives
bioactivity
Copyright © Mónica Andreia Almeida Vieira, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa.
A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm o direito,
perpétuo e sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de
exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer
outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar através de
repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição com objectivos
educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor
e editor.
“One sometimes finds what one is not looking for.”
Sir Alexander Fleming
Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives bioactivity

1 AGRADECIMENTOS

Uma tese de Doutoramento é uma pequena viagem na vida. Durante essa
viagem, muitos são os que nos acompanham, os que desaparecem, os que nascem, os
que permanecem…Neste espaço deixado ao agradecimento a todos aqueles que
permitiram e apoiaram a realização deste trabalho, espero ser capaz de traduzir tudo
aquilo que sinto…
Agradeço à Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Nova de
Lisboa, pelo acolhimento e pela possibilidade de desenvolver e apresentar este
trabalho. À Escola Superior de Tecnologia da Saúde do Porto do Instituto Politécnico
do Porto, pelo apoio institucional e profissional e, sobretudo, pela disponibilização de
equipamentos e material que possibilitaram o desenvolvimento deste trabalho. À
Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa, pela
possibilidade de desenvolver parte deste trabalho ao seu abrigo. Agradeço à Fundação
para a Ciência e Tecnologia pela atribuição da bolsa de doutoramento SFRH / BD /
48116 / 2008, que apoiou grande parte deste projecto.
Ao meu orientador, Prof. João Paulo, agradeço todo o empenho e dedicação.
Obrigada pelo incentivo e por não me deixar desistir. E porque nem tudo foi trabalho,
obrigada por partilhar comigo as suas obras, os seus interesses e a sua criatividade!
À Profª. Célia agradeço pela enorme disponibilidade e capacidade de traduzir a
“Microbiologice” em “Quimice”. Muito obrigada por ter sempre um espaço para mim
no seu laboratório e na sua agenda!
À Cristina… Por tudo!!! Pela amizade, que não tem preço! Pela camaradagem,
pelo incentivo… Porque és para mim um exemplo a seguir, pela tua coragem, vontade
de fazer sempre mais, alcançar todos os sonhos (mesmo aqueles que parecem
I
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impossíveis!), lutar pelo que acreditas e defender sempre os teus! O que aqui fica
escrito para a posteridade não chega!!! Como costumas dizer: “Um grande bem
hajas!!!”
Ao Rúben, o meu maninho de coração!!!! Sem ti, este trabalho teria sido
impossível! Sabes que te agradeço por tudo, pelo teu apoio incondicional, pela
confiança e pela tua enorme capacidade de nos fazeres andar para a frente!!
Ao Ricardo, o meu companheiro de uma já longa viagem académica! Obrigada
pelo apoio e pela camaradagem, pelas horas que passamos a debater os projectos de
doutoramento…e não só! Fomos caminhando juntos e aqui estamos!! Finally it’s done!!
Aos meus colegas docentes e não docentes da ESTSP, obrigada pelo apoio que
me deram durante todo este tempo. À Joaninha Almeida, à Vanda, à Cris, à Ana
Cláudia, ao “dótore” Peter Pan, adoro-vos!!! Aos meus alunos! Sem vocês seria difícil
dar tanto valor ao que alcancei! Aos meus colegas da ESB, pela paciência e dedicação.
À minha família… Como agradecer?!?
Aos meus pais, que sempre acreditaram em mim e naquilo que quero alcançar!
Obrigada por tudo, por estarem sempre ao meu lado e por me apoiarem em todas as
decisões que tomei até hoje! A vossa menina conquista hoje mais um degrau em busca
do céu…
Ao Jorge… Não tenho como te agradecer… Por todos estes anos ao teu lado,
por tudo o que ultrapassámos, por tudo o que perdemos e por tudo o que
conquistamos…OBRIGADA!!! Juntos, vamos crescendo e aprendendo que vida é feita
de pequenas coisas que nos fazem sorrir todos os dias.
Ao Francisco, o meu maior projecto, o meu maior trabalho, o grande amor da
minha vida!!! Obrigada por existires, filho, e por fazeres com que a vida seja todos os
dias melhor!! Amo-te, filho!!
II
Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives bioactivity

Ao meu irmão Mário e à Tânia, ao meu pequeno Salvador, aos meus
cunhadinhos lindos, Hélder, Renata, Sandra e Jorge, aos meus sobrinhos Inês e Dinis,
obrigada por fazerem parte da minha vida. Aos meus sogros, obrigada por todo o
apoio que sempre deram à família! À minha avó, que ainda me acompanha!
Ao meu “mais velho”, obrigada!! Pela tua amizade, pela tua companhia, por
todos os momentos que partilhamos!! Fazes parte dos instantes de ócio deste projecto,
o que considero uma participação significativa!
Aos meus amigos, por estarem ao meu lado nesta caminhada, por vezes
penosa. Obrigada por terem estado lá quando mais precisei…
A todos aqueles que de alguma forma, mesmo que pequena, ajudaram na
realização deste trabalho!
MMMMuuuuiiiittttoooo oooobbbbrrrriiiiggggaaaaddddaaaa aaaa ttttooooddddoooossss!!!!

III
Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives bioactivity

IV
Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives bioactivity

RESUMO
Os agentes antimicrobianos revolucionaram a medicina e promoveram um
aumento da esperança média de vida das populações humanas, em todo o mundo.
Este tipo de fármacos é utilizado não só em medicina humana como em veterinária, no
tratamento e na prevenção de infecções, e em algumas regiões no mundo, como
promotores de crescimento, garantindo uma maior e melhor produção animal. A
utilização de antimicrobianos na produção animal faz com que resíduos destes
fármacos contaminem o produto final e sejam, eventualmente, distribuídos na cadeia
alimentar humana. Resíduos de agentes antimicrobianos, provenientes do consumo
animal e humano, estão também presentes em esgotos, águas superficiais ou em
lençóis de água. Ainda não se conhecem todas as consequências desta contaminação,
mas há indícios de alterações na microbiota autóctone. O uso destes fármacos foi
rapidamente seguido do aparecimento de resistência, o que levou à diminuição de
eficácia e de compostos disponíveis. Portanto, a disseminação de antimicrobianos no
ambiente também está associada ao aumento da resistência a este tipo de drogas.
O trabalho desenvolvido pretendeu estabelecer métodos de monitorização da
presença de antimicrobianos em alimentos de origem animal, verificar se a presença de
antimicrobianos no ambiente, designadamente em águas, em concentrações sub-
inibitórias pode contribuir para a selecção de bactérias resistentes e caracterizar a
actividade biológica de um conjunto de compostos, da família das quinoxalinas, como
potenciais novos agentes antimicrobianos.
A fim de alcançar estes objectivos, foram utilizadas técnicas cromatográficas,
para detecção e quantificação de agentes antimicrobianos, técnicas de microbiologia e
biologia molecular para avaliação do comportamento de bactérias sob pressão
selectiva. Foram, também, utilizadas várias estirpes de microrganismos eucariontes e
procariontes, de forma a avaliar a actividade antimicrobiana de derivados N-óxido da
quinoxalina. Recorreu-se, ainda, a culturas celulares, para avaliar a toxicidade destes
potenciais novos antimicrobianos. Um novo método cromatográfico foi desenvolvido
para a quantificação das formas reduzida e oxidada da glutationa, de forma a inferir o
stress oxidativo celular provocado pela exposição aos compostos derivados da
quinoxalina com comprovada actividade antimicrobiana.
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Monitoring antibiotics in the environment. Study of Quinoxaline derivatives bioactivity

Os resultados obtidos confirmam que as técnicas cromatográficas de HPLC-
DAD são ferramentas potentes no controlo de qualidade alimentar. Indicam, ainda,
que a presença de quantidades sub-inibitórias de agentes antimicrobianos no ambiente
tem influência na dinâmica da população bacteriana de Escherichia coli sensível e
resistente à ciprofloxacina.
Uma avaliação da actividade biológica de derivados de quinoxalina indicou os
compostos estudados como potenciais novos agentes antimicrobianos, que
demonstraram baixos efeitos tóxicos em linhas celulares e dano celular oxidativo de
pequena extensão.

Palavras-chave: Antimicrobianos, Ambiente, Alimentos, Resistência a antimicrobianos,
Quinoxalinas.

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