Isolamento e caracterização de uma proteína tóxica produzida por um isolado açoriano de Bacillus weihenstephanensis

Dissertação de Mestrado, Biotecnologia em Controlo Biológico, 27 de Junho de 2013, Universidade dos Açores.

Exploring the relationship between toxin and spore production in the human enteric pathogen Clostridium difficile

RESUMO: Clostridium difficile é presentemente a principal causa de doença gastrointestinal associada à utilização de antibióticos em adultos. C. difficile é uma bactéria Gram-positiva, obrigatoriamente anaeróbica, capaz de formar endósporos. Tem-se verificado um aumento dos casos de doença associada a C. difficile com sintomas mais severos, elevadas taxas de morbilidade, mortalidade e recorrência, em parte, devido à emergência de estirpes mais virulentas, mas também devido à má gestão do uso de antibióticos. C. difficile produz duas toxinas, TcdA e TcdB, que são os principais fatores de virulência e responsáveis pelos sintomas da doença. Estas são codificadas a partir do Locus de Patogenicidade (PaLoc) que codifica ainda para um regulador positivo, TcdR, uma holina, TcdE, e um regulador negativo, TcdC. Os esporos resistentes ao oxigénio são essenciais para a transmissão do organismo e recorrência da doença. A expressão dos genes do PaLoc ocorre em células vegetativas, no final da fase de crescimento exponencial, e em células em esporulação. Neste trabalho construímos dois mutantes de eliminação em fase dos genes tcdR e tcdE. Mostrámos que a auto-regulação do gene tcdR não é significativa. No entanto, tcdR é sempre necessário para a expressão dos genes presentes no PaLoc. Trabalho anterior mostrou que, com a exceção de tcdC, os demais genes do PaLoc são expressos no pré-esporo. Mostrámos aqui que TcdA é detectada à superfície do esporo maduro e que a eliminação do tcdE não influencia a acumulação de TcdA no meio de cultura ou em associação às células ou ao esporo. Estas observações têm consequências para o nosso entendimento do processo infecioso: sugeremque o esporo possa ser também um veículo para a entrega da toxina nos estágios iniciais da infecção, que TcdA possa ser libertada durante a germinação do esporo, e que o esporo possa utilizar o mesmo receptor reconhecido por TcdA para a ligação à mucosa do cólon.---------------------------ABSTRACT: Clostridium difficile is currently the major cause of antibiotic-associated gastrointestinal diseases in adults. This is a Gram-positive bacterium, endospore-forming and an obligate anaerobe that colonizes the gastrointestinal tract. Recent years have seen a rise in C. difficile associated disease (CDAD) cases, associated with more severe disease symptoms, higher rates of morbidity, mortality and recurrence, which were mostly caused due to the emergence of “hypervirulent” strains but also due to changing patterns of antibiotics use. C. difficile produces two potent toxins, TcdA and TcdB, which are the main virulence factors and the responsible for the disease symptoms. These are codified from a Pathogenicity Locus (PaLoc), composed also by the positive regulator, TcdR, the holin-like protein, TcdE, and a negative regulator, TcdC. Besides the toxins, the oxygen-resistant spores are also essential for transmission of the organism through diarrhea; moreover, spores can accumulate in the environment or in the host, which will cause disease recurrence. The expression of the PaLoc genes occurs in vegetative cells, at the end of the exponential growth phase, and in sporulating cells. In this work, we constructed two in-frame deletion mutants of tcdR and tcdE. We showed that the positive auto regulation of tcdR is not significant. However, tcdR is always necessary for the expression of the PaLoc genes. A previous work showed that, except tcdC, all the PaLoc genes are expressed in the forespore. Here, we detected TcdA at the spore surface. Furthermore, we showed that the in-frame deletion of tcdE does not affect the accumulation of TcdA in the culture medium or in association with cells or spores. This data was important for us to conclude about the infeccious process: it suggests that the spore may be the vehicle for the delivery of TcdA in early stages of infection, that TcdA may be released during spores germination and that this spore may use the same receptor recognized by TcdA to bind to the colonic mucosa.

Obtención de la ecuación de velocidad de la descomposición de peroxisomicina A1, en presencia de Isoperoxisomicina A1

Tesis ( Doctorado en Ciencias con Especialidad en Química Biomédica) UANL

Érase una vez la vida la fabulosa.

Nos habla de los huesos y el esqueleto como sustento y protección de los órganos, vemos que la vida es constantemente renovada por unos vasos nutritivos y mientras el esqueleto se agranda gracias a las células y osteoblastos. Otro aspecto del que habla son los músculos ya que son casi la mitad del peso del cuerpo. En la tercera parte explica como emmanaciones de toxina han franqueado las barreras preventivas del cuerpo humano, y como se organiza la defensa delante de esas toxinas desconocidas.

Estudio epidemiológico de la tartamudez en la población escolar obligatoria de Salamanca.

Aportar nueva información sobre el tema de la tartamudez, de manera que se puedan esclarecer algunas de las cuestiones que generan controversia. Concretamente, con el estudio experimental se ha pretendido determinar lo que sucede epidemiológicamente en la ciudad de Salamanca y comprobar si efectivamente los datos que aparecen en referencias a este tema coinciden con los encontrados en el estudio. La muestra ha sido tomada aleatoriamente de 47 colegios de la ciudad de Salamanca. Las edades de los sujetos oscilaban entre los 6 y los 16 años. El total de muchachos muestreados ha sido de 7427 chicos y 7212 chicas. Se encontraron 40 casos de tartamudez. La investigación está estructurada en dos partes. La primera, dedicada al estudio teórico de la tartamudez, donde se ha profundizado en la historia, en la situación actual y en las perspectivas de futuro de la tartamudez. En esta primera parte teórica, se ha realizado un recorrido histórico por las teorías propuestas, se han aportado diferentes definiciones de tartamudez, se han clasificado las propuestas realizadas, las etiologías descritas y los remedios propuestos. Asimismo, se ha optado por una definición de tartamudez más actual, se han descrito las teorías imperantes y las más vanguardistas. Y, finalmente, se ha tratado el futuro de la tartamudez, incidiendo en la cirugía contra la tartamudez, en la inyección de la toxina botulínica, en los aparatos productores de ruido blanco y en la manipulación genética. En la segunda parte, la experimental, se ha descrito el proceso de investigación de campo, dando a conocer los resultados obtenidos por los estadísticos y las conclusiones del estudio. Y, finalmente, se han introducido dos capítulos, a modo de apéndice, dedicados a la descripción de una experiencia personal de la investigadora con tartamudos y a la presentación de un estudio genético de la tartamudez en una familia. Los instrumentos utilizados para la recogida de datos han sido la entrevista y el cuestionario. Los datos obtenidos han sido tratados estadísticamente mediante el programa informático SPSS. La prevalencia de la tartamudez encontrada en Salamanca es del 0ï3 por ciento, proporción mucho menor que la descrita en cualquier manual. Los cursos en los que se ha encontrado mayor número de alumnos con problemas de tartamudez son 4.õ de Primaria y 2.õ de la ESO. El tanto por ciento de varones afectados es mayor que el de las mujeres (tres varones por cada mujer). Tanto profesores como padres manifiestan que los niños tartamudos no son objeto de burla, afirmación que se contradice con la de los afectados. Se puede afirmar que entablar diálogo con una persona tartamuda es una situación incómoda. Los docentes atribuyen el nerviosismo o cuestiones psicológicas como causa de la tartamudez. El tipo de tartamudez más común es el de tipo mixto, tónico-clónico. Existe una alta proporción de familias que afirman tener antecedentes familiares conocidos, siendo el tipo de tartamudez más común el tónico-clónico. No existe evidencia de que los niños afectados de tartamudez o entre sus familiares haya una proporción significativa de miembros zurdos. Las medidas de variables relacionadas con el comportamiento del niño son absolutamente normales. La mayor parte de las familias han considerado oportuno acudir al especialista para solucionar el problema de su hijo. El lugar que ocupa en mayor proporción el niño afectado entre sus hermanos es el primero. El nivel socioeconómico de las familias con niños que tartamudean se sitúa en el nivel medio. La edad de comienzo de la tartamudez que aparece con mayor frecuencia es la de 3 años, dato que coincide con la mayoría de las investigaciones realizadas.

Avaliação da α-glicosidase Cqm1 de Culex quinquefasciatus e o impacto de suas mutações na fisiologia de larvas

Lysinibacillus sphaericus (Lsp) é uma bactéria entomopatógena que produz a toxina Bináriav(Bin) com atividade larvicida para culicídeos. A sua ação em Culex quinquefasciatus depende da ligação da toxina Bin à α-glicosidase (Aglu) Cqm1, que atua como receptor no epitélio intestinal de larvas. Na colônia R2362, foram caracterizados dois alelos de resistência ao Lsp: cqm1REC e cqm1REC-2, cujas mutações impedem a expressão da Aglu Cqm1. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade catalítica da Cqm1 e comparar a atividade α-glicosidase e o desenvolvimento pré-imaginal de larvas de indivíduos susceptíveis (S) e resistentes (R) para cada alelo. Para isto, foram avaliados os seguintes parâmetros: atividade catalítica da Cqm1 recombinante; padrão de transcrição de outras Aglus parálogas à Cqm1; atividade de Aglus nativas em larvas; sobrevivência de indivíduos frente a diferentes dietas. A Aglu Cqm1 mostrou atividade enzimática ótima à 37o C, pH 7,5-8,0 e utilizando o substrato sintético pNαG. A atividade α-glicosidase total em larvas S e R foi similar, apesar da ausência de expressão da Cqm1 nas larvas R. A investigação in silico revelou 18 proteínas parálogas à Cqm1 e, dentre 11 investigadas, nove são expressas em larvas S e R. A análise quantitativa de três parálogas demonstrou que duas tem um padrão de transcrição mais elevado em larvas resistentes, sugerindo a existência de um mecanismo de compensação de expressão de α-glicosidases. O desenvolvimento pré-imaginal de larvas S foi decrescente nas seguintes dietas: ração de gatos, ração de peixes, leite desnatado, extrato de levedura e sacarose. De uma forma global, a taxa de sobrevivência de larvas R foi inferior à S em todas as dietas testadas. Os dados obtidos mostram que as mutações ligadas aos alelos cqm1REC e cqm1REC-2 não parecem impactar a atividade Aglu nas larvas e que o custo biológico observado poderia estar relacionado a outros genes e vias metabólicas.

Methodology for fast evaluation of Bacillus thuringiensis crystal protein content

O desenvolvimento da produção e uso do Bacillus thuringiensis no Brasil em escala comercial enfrenta certas dificuldades, entre elas o estabelecimento de metodologias para a quantificação de produtos tóxicos a serem comercializados. Atualmente, a quantidade de toxinas é expressa como porcentagem do total de proteínas presentes em amostras em consideração. Tal metodologia, entretanto, não mede a quantidade real de uma determinada proteína presente em um produto qualquer, além do fato de diferentes linhagens bacterianas possuírem diferentes genes codificadores para endotoxinas e mesmo para b-toxina. Desde que os diferentes tipos de toxinas apresentam diferentes características antigências, este trabalho tem como objetivo a utilização de técnicas imunológicas para quantificar específicamente o conteúdo de proteína cristal presente em diferentes amostras. A proteína cristal produzida pela subespécie B. thuringiensis var. israelensis foi purificada por ultracentrifugação e utilizada para imunizar coelhas e produzir soros hiperimunes. Tais soros foram posteriormente usados para avaliar o nível de proteína cristal em bioinseticidas comerciais e em culturas de laboratório desta bactéria utilizando-se a técnica do imunodot. Os resultados foram obtidos por comparação de reações com concentrações conhecidas de proteína cristal permitindo assim avaliar com segurança os níveis desta proteína em várias preparações.

Pré-compostagem de cadáveres de bovinos acometidos pelo botulismo

Foram pré-compostados, em células individuais e isoladas, cinco cadáveres de bovinos acometidos pelo botulismo com a finalidade de monitorar a presença de esporos de Clostridium botulinum e de toxina botulínica antes e após o processo de decomposição em leira estática com fonte de carbono. O diagnóstico da intoxicação nos animais foi baseado nas características clínico-patológicas, epidemiológicas ou laboratoriais. Dos cinco bovinos com evolução clínica crônica de botulismo, cujos cadáveres foram pré-compostados, três foram acometidos pela toxina tipo D, um pelo complexo CD e um dos animais foi negativo na tentativa de detecção da toxina e de esporos da bactéria nas vísceras pelo bioensaio e neutralização em camundongo. O processo de pré-compostagem foi realizado em leira estática, com o uso de material carbonáceo umidificado como substrato e esquartejamento do animal, vedado individualmente com lona plástica e sem aeração por um período de 50 dias. A temperatura das leiras foi monitorada durante o período e oscilou de 40,5-52,4ºC. Após a abertura das leiras, pôde-se constatar a completa decomposição de todo material mole, com redução significativa do seu peso (de 26,5-44,5%), restando apenas os ossos. Não foi detectado esporo ou toxina botulínica no interior dos ossos (n=5 para cada cadáver). Nas 200 amostras examinadas do homogeneizado restante (n=40 para cada cadáver), em apenas duas amostras de uma leira foram detectados esporos de C. botulinum tipo C, enquanto que todas foram negativas para a tentativa de detecção da toxina botulínica pelo bioensaio em camundongo. da forma como foi avaliado o processo de pré-compostagem de bovinos mortos pela intoxicação botulínica não contribuiu para a proliferação de C. botulinum.

Ocorrência de Bacillus cereus em leite integral e capacidade enterotoxigênica das cepas isoladas

Pesquisaram-se a presença de Bacillus cereus e a produção de enterotoxinas produzidas por esses microrganismos em 120 amostras de diversos tipos de leite. Bacillus cereus foi isolado e identificado em 22 (73,3%), 15 (50,0%), 29 (96,7%) e quatro (13,3%) amostras de leite em pó, cru, pasteurizado e UAT (longa vida), respectivamente. Para a detecção de enterotoxinas pela técnica da alça ligada de coelho, foram positivos, respectivamente, três (13,6%), um (7,1%) e 10 (35,7%) microrganismos isolados das amostras de leite em pó, leite cru e leite pasteurizado. Pelo teste de aumento de permeabilidade vascular, dois (9,1%), um (7,1%), um (3,6%) e um (4,0%) microrganismos isolados de leite em pó, cru, pasteurizado e UAT apresentaram-se enterotoxigênicos, respectivamente. O uso da técnica de aglutinação passiva em látex demonstrou a produção da toxina diarréica por três (33,3%), sete (63,6%), quatro (30,8%) e oito (80,0%) microrganismos isolados, respectivamente, de leite em pó, cru, pasteurizado e UAT. Os resultados indicam um risco potencial, podendo colocar em risco a saúde dos consumidores desses produtos.

Virulence factors of Escherichia coli isolated from diarrheic calves

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Centros subcorticais dos sistemas visual primário e óptico acessório no mocó (kerodon rupestris): caracterização pela projeção retiniana e citoarquitetura.

The primary and accessory optic systems comprise two set of retinorecipient neural clusters. In this study, these visual related centers in the rock cavy were evaluated by using the retinal innervations pattern and Nissl staining cytoarchigtecture. After unilateral intraocular injection of cholera toxin B subunit and immunohistochemical reaction of coronal and sagittal sections from the diencephalon and midbrain region of rock cavy. Three subcortical centres of primary visual system were identified, superior colliculus, lateral geniculate complex and pretectal complex. The lateral geniculate complex is formed by a series of nuclei receiving direct visual information from the retina, dorsal lateral geniculate nucleus, intergeniculate leaflet and ventral lateral geniculate nucleus. The pretectal complex is formed by series of pretectal nuclei, medial pretectal nucleus, olivary pretectal nucleus, posterior pretectal nucleus, nucleus of the optic tract and anterior pretectal nucleus. In the accessory optic system, retinal terminals were observed in the dorsal terminal, lateral terminal and medial terminal nuclei as well as in the interstitial nucleus of the superior fasciculus, posterior fibres. All retinorecipient nuclei received bilateral input, with a contralateral predominance. This is the first study of this nature in the rock cavy and the results are compared with the data obtained for other species. The investigation represents a contribution to the knowledge regarding the organization of visual optic systems in relation to the biology of species.

A Zona Incerta no sagüi (Callithrix jacchus): Análise Citoarquitetônica, Neuroquímica e Projeção Retiniana

The retinal projections in mammals usually reach, classically, three major functional systems: the primary visual system, the accessory optic system, and the circadian timing system. But the retinal projections also reach areas classically considered non-visual, one of which groups the neurons of the zona incerta (ZI), target this study. The primary visual system includes thalamic lateral geniculate complex is formed by the dorsal lateral geniculate nucleus, intergeniculate leaflet and the ventral lateral geniculate nucleus and other Components. The accessory optic system is composed of the small nuclei: nuclei terminal dorsal, lateral, medial and the interstitial nucleus of the superior posterior fasciculus. These nuclei are involved in visuo-motor activities. The circadian timing system is comprised of the suprachiasmatic nucleus of the hypothalamus, that act as master circadian pacemaker, entraining pathways and efferents pathways to the efectors, and the intergeniculate leaflet, that seems to act as a modulator of the pacemaker. The retinal projections too reach classically considered non-visual areas, including the zona incerta. This region is localized in the ventral thalamus and has been implicated in various functional properties including nociceptive and somatosensory processing, motor response, sociosexual behaviour, feeding and drinking, in symptoms of neurodegenerative diseases, arousal and attention. It also displays connection with several areas of central nervous system. The aim of this study was characterize the retinal projection in the zona incerta of Callithrix jacchus (sagüi), a primate of the New World through the anterograde axonal transport of the cholera toxin subunit b and analyze the citoarchicteture using Nissl and NeuN, and neurochemical substances such as serotonin, GABA, VIP, VP, GFAP and binding-calcium proteins. The zona incerta showed a different division of the literature in citoarquitetura, both by means of Nissl as neurochemical by NeuN, with a subdivision ventrolateral and dorsomedial. The neurochemical to the other substances corroborate with this subdivision. The GFAP was almost completely negative for the zona incerta, result non evidenced in previous studies yet. The 16 retinal projection in sagüi, unlike other primates and rodents, reached the caudal portion only. This work helps to make further studies are conducted based on this subdivision and the localization of the neurochemical substances associated with possible behaviors that the zona incerta is involved

O Núcleo genuíno lateral dorsal do tálamo do sagüi (callithrix jacchus): Pprojeção retiniana, caracterização citoarquitetônica e neuroquimica da principal estação visual primária.

The thalamus plays an important role in the sensorial processing information, in this particular case, the visual information. Several neuronal groups have been characterized as conductors and processors of important sensorial information to the cerebral cortex. The lateral geniculate complex is one to them, and appears as a group very studied once it is responsible, in almost all totality, for the processing of visual information. Among the nuclei that constitute the lateral geniculate complex we highlight the dorsal lateral geniculate nucleus of the thalamus (DLG), the main thalamic relay for the visual information. This nucleus is located rostral and lateral to medial geniculate nucleus and ventral to thalamic pulvinar nucleus in most of the mammals. In the primates humans and non-humans, it presents as a laminate structure, arranged in layers, when observed in coronal sections. The objective of this work was to do a mapping of the retinal projections and a citoarchictetonic and neurochemical characterization of DLG in the marmoset (Callithrix jacchus), a New World primate. The retinal projections were traced by anterograde transport of subunit b of cholera toxin (CTb), the citoarchicteture was described by Nissl method, and to neurochemical characterization immunohistochemicals technical were used to examine the main neurotransmitters and neuroatives substances present in this neural center. In DGL of marmoset thalamus, in coronal sections labeled by Nissl method, was possible to visualize the division of this nucleus in four layers divided in two portions: magnocellular and parvocellular. The retinal projections were present being visualized fibers and terminals immunorreactives to CTb (IR-CTb) in the DLG ipsilateral and contralateral. And through the immunohistochemicals techniques was observed that DLG contain cells, fibers and/or terminals immunoreactives against neuronal nuclear protein, subunits of AMPA 15 glutamate receptors (GluR1, GluR2/3, GluR4), choline acetyltransferase, serotonin, glutamic acid decarboxylase, binding calcium proteins (calbindin, parvalbumin and calretinin), vasopressin, vasoactive intestinal polypeptide, and an astrocyte protein, glial fibrillary acidic protein.

Caracterização citoarquitetônica, neuroquímica e de aferência óptica do complexo parabraquial do sagui (Callithrix jacchus)

The parabrachial complex (PB) is an area of the brainstem responsible for the processing and transmission of essential physiologic information for the survival of the organisms. This region is subdivided in approximately nine subregions, considering morphology, cytoarchitectural and functional characteristic. Its neurons have an extensive network of connections with other regions of the nervous system. The objective in this work was to map the retinal projection to the PB and make a citoarchitectonic and neurochemical characterization of this region in the common marmoset (Callithrix jacchus), a primate of the New World. The retinal projections were mapped by anterograde transport of the choleric toxin subunit b (CTb). The citoarchitecture was described through the Nissl method, and the neurochemical characterization was made through immunohistochemical technique to the some neurotransmitters and neuroactives substances present in this neural center. In marmoset PB, in the coronal sections labeled by Nissl method, we found a similar pattern to that evidenced in other animal species. The immunoreactivity against CTb was verified in the PBMv in fibers/terminal, characterizing such as retinal innervations in this area. The immunohistochemical technique reveled that the PB contain cells, fibers and/or terminals immunoreactives to the neuronal nuclear protein, Choline acetyl transferase, nitric oxide synthase, serotonin, enkephalin, substance P, Calcium-binding proteins (calbindin, calretinin e parvalbumin), and glial fibrillary acidic protein. The histochemical technique reveled cells and fibers NADPH-diaphorase reactive. Each one of those substances presented a characteristic pattern of demarcation in PB, and some serve as specific markers of subregions

Análise citoarquitetônica dos componentes do sistema de temporização circadiana do sagui (Calithrix jacchus), comparada com a inervação das suas principais aferências

The suprachiasmatic nucleus (SCN) of the anterior hypothalamus, together with the intergeniculate leaflet (IGL) of the thalamus are considered the central components of the circadian timing system (CTS) of mammals. This system is responsible for the generation and regulation of circadian rhythms by establishing a temporal organization of physiological processes and behaviors. The neuronal specific nuclear protein (NeuN) has been widely used as a neuronal marker in several studies. Since glial fibrillary acidic protein (GFAP) is a component of intermediate filaments found in the cytoplasm of astrocytes and is commonly used as a specific marker for these cells. This study aims to identify, in the marmoset, the NeuN immunoreactive neurons and glial cells immunoreactive to GFAP, as well as map the major route of photic synchronization of the STC, retinohypothalamic tract (RHT), and identify the indirect pathway to the SCN and pregeniculate nucleus (PGN) - structure homologous to IGL rodents, using immunohistochemical and cytoarchitectonic techniques. Observed in SCN the presence of neurons immunoreactive to NeuN and terminals immunoreactive subunit b of cholera toxin (CTb), neuropeptide Y (NPY) and serotonin (5- HT). In the PGN noted the presence of the NeuN and NPY immunoreactive neurons and the immunoreactive terminals CTb and 5-HT. Astrocytes are present throughout the extent of the SCN and the PGN this New World primate