Caracterização e anti

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14302 (2023) Citar este artigo

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Uma cepa patenteada de Bacillus amyloliquefaciens C-1 em nosso laboratório poderia produzir selenito de sódio funcional (Na2SeO3) sob condições de fermentação otimizadas. Com forte resistência ao estresse e abundantes metabólitos secundários, C-1 mostrou potencial para ser desenvolvido como pós-bióticos enriquecidos em selênio. C-1 tem a capacidade de sintetizar SeNPs quando incubado com 100 μg/ml de Na2SeO3 por 30 horas a 30 °C aerobiamente com 10% de cultura de sementes. A taxa de transformação de Na2SeO3 em SeNPs atingiu 55,51%. Após o enriquecimento com selênio, não houve alterações morfológicas significativas nas células C-1, mas SeNPs óbvios acumulados dentro das células, observados por microscópio eletrônico de varredura e microscópio eletrônico de transmissão, verificados por espectroscopia de energia dispersiva de raios X e espectroscopia de fotoelétrons de raios X. SeNPs tiveram atividade antioxidante na eliminação de radicais de superóxido (O2-), radical hidroxila (OH-) e 1,1-difenil-2-picril-hidrazina (DPPH), onde a capacidade de eliminação de OH- é a mais alta. C-1 enriquecido com selênio teve efeito antiinflamatório óbvio na proteção da integridade da membrana celular Caco-2 destruída por S. typhimurium; poderia prevenir danos inflamatórios em Caco-2 estressados ​​por 200 μM H2O2 por 4 h, com expressão significativamente reduzida de IL-8 (1,687 vs. 3,487, P = 0,01), IL-1β (1,031 vs. 5,000, P <0,001) , TNF-α (2,677 vs. 9,331, P < 0,001), aumento de Claudina-1 (0,971 vs. 0,611, P < 0,001) e Ocludina (0,750 vs. 0,307, P < 0,001). A análise dos dados do transcriptoma mostrou que havia 381 genes diferenciais na fase de crescimento vegetativo e 1.674 genes diferenciais na fase de esporulação de C-1 com e sem enriquecimento de selênio. Um total de 22 genes relacionados à proteína transportadora ABC no estágio vegetativo e 70 genes relacionados à proteína transportadora ABC no estágio de esporulação foram encontrados. Os genes que codificam a redução de MsrA, tiol, glutationa e tiorredoxina foram significativamente regulados positivamente; genes relacionados à ATP sintase, como os genes atpA e atpD, mostraram-se regulados negativamente durante o estágio vegetativo; os genes relacionados aos flagelares (flgG, fliM, fliL e fliJ) mostraram-se regulados negativamente durante o estágio de esporulação. A motilidade, quimiotaxia e capacidade de colonização foram enfraquecidas juntamente com SeNPs sintetizadas acumuladas intracelularmente na fase de esporulação. B. amyloliquefaciens C-1 poderia converter selenito extracelular em SeNPs intracelulares através da via de oxidação-redução, com forte metabolismo enriquecido em selênio. Os SeNPs e as células enriquecidas com selênio tinham potencial para serem desenvolvidos como biomateriais de nano-selênio e pós-bióticos enriquecidos com selênio.

O selênio (Se) é um oligoelemento essencial (menos de 0,01% do peso corporal humano) para o hospedeiro com importantes funções biológicas1. A deficiência de selênio tem um efeito adverso na saúde, como a deficiência crônica de selênio afeta negativamente a função do sistema cardiovascular e pode ser uma causa direta de infarto cardíaco2,3,4. A deficiência de selênio também leva à baixa imunidade5, disfunção neurológica6,7 e doença de Kashin-beck8. O selênio é acumulado principalmente no corpo humano através da ingestão de alimentos. Atualmente, existem várias formas de suplementos de selênio disponíveis comercialmente, mas a maioria deles é selênio inorgânico, como o selenito de sódio. Como a quantidade eficaz de selênio está próxima da quantidade tóxica, o selênio inorgânico apresentou uma faixa de segurança estreita, juntamente com a menor atividade biológica9, portanto, encontrar um novo tipo de suplemento de selênio (alta atividade biológica e baixa toxicidade) tornou-se um ponto importante de pesquisa. .

Recentemente, as nanopartículas de selênio (SeNPs), um novo tipo de suplemento de selênio, chamaram a atenção. Estudos mostraram que as SeNPs possuem mais funções fisiológicas, como anti-inflamatória10, antibacteriana, antioxidante11 e antitumoral12. Atualmente, os principais métodos de produção de SeNPs são através de processos químicos e biológicos. O processo químico envolve principalmente a redução de Na2SeO3 a SeNPs pela adição de agentes ativos no processo redox, que possui menor taxa de recuperação e mais subprodutos de poluentes13. O processo biológico é a reação de bioconversão em células bacterianas, que é eficiente e todo o processo é ecologicamente correto, por isso é considerado a melhor escolha para a preparação de SeNPs .