Fighting the resistance: algae as key organisms against antibacterial resistance;

Abstract

A resistência bacteriana é um dos problemas de saúde pública do século XXI. No geral, o abuso e consumo de antibacterianos nos diversos setores, como o cultivo, agricultura e cuidados de saúde, promoveu a resistência de bactérias a praticamente todos os compostos antibacterianos disponíveis no mercado. Além dos mecanismos de resistência, amplificados a partir da pressão seletiva constante deste consumo exacerbado (por exemplo, bombas de efluxo, alteração mutacional do alvo e inibição enzimática do agente antibiótico), o desafio imposto por infeções relacionadas com formação de biofilmes, caracterizado por forte recalcitrância, requer soluções alternativas na exploração e desenvolvimento de novos agentes terapêuticos. Os compostos bioativos isolados de ambientes aquáticos (marinhos ou de água doce), macro- e microalgas, apresentam grande potencial terapêutico, devido à sua variabilidade de compostos, que se apresentam como novos agentes antibióticos alternativos. Os metabólitos primários e secundários produzidos por esses organismos apresentam uma miríade de propriedades bioativas com reconhecido potencial para serem introduzidos no mercado comercial. No entanto, a variabilidade inerente desses organismos e consequente variabilidade na extração é um sério desafio para a padronização dos métodos de extração, etapa essencial na transferência de tecnologia para o setor industrial. Este trabalho apresenta uma visão geral dos desafios atuais na resistência bacteriana, como a utilização de antibióticos em ambiente antropogénico e mecanismos de resistência, com uma exploração mais profunda da ecologia da estrutura de biofilmes e a sua ligação à infeção e resistência à terapêutica. Além disso, são apresentados compostos bioativos encontrados em algas, com discussão dos seus efeitos antibacterianos e o desafio da transferência desta tecnologia e conhecimento do laboratório para o ambiente industrial e comercial

Antibacterial resistance (ABR) is one of the public health problems of the XXI century. Overall, abuse in use and consumption of antibacterials in several sectors, such as crops, agriculture and healthcare, has promoted bacterial resistance to practically all therapeutic compounds available in market. Apart from conventional resistance methods, amplifyed from the constant selective pressure (e.g. efflux pumps, mutational alteration of target of enzymatic inhibition of antibiotic agent), the challenge imposed by biofilm-related infections, characterized by strong recalcitrance, requires alternative solutions in exploration and developing of new therapeutic agents. Bioactive compounds isolated from aquatic (marine or freshwater), from macro- and microalgae species, contain great potential in compound variability, that hold future as new alternative antibiotic agents. The primary and secondary metabolites produced by these organisms show a myriad of bioactive properties with recognized potential to be introduced in the commercial market. However, inherent variability of these organisms and compounds produced are a serious challenge for extraction standardization, an essential step in the transference of technology to the industrial sector. This work overviews current challenges in global bacterial resistance, such as anthropological antibiotic uses and bacterial mechanisms of resistance, with deeper exploration of bacterial biofilm ecology and connection to infection and therapeutic resistance. Additionally, it is examined bioactive compounds present in algae, with discussion of their antibacterial effects and the challenge of technological transference from the laboratory to the industrial and commercial setting.