More productive in vitro culture of Cryptosporidium parvum for better study of the intra- and extracellular phases

The great difficulties in treating people and animals suffering from cryptosporidiosis have prompted the development of in vitro experimental models. Due to the models of in vitro culture, new extracellular stages of Cryptosporidium have been demonstrated. The development of these extracellular phases depends on the technique of in vitro culture and on the species and genotype of Cryptosporidium used. Here, we undertake the molecular characterization by polymerase chain reaction-restriction fragment lenght polymorphism of different Cryptosporidium isolates from calves, concluding that all are C. parvum of cattle genotype, although differing in the nucleotide at positions 472 and 498. Using these parasites, modified the in vitro culture technique for HCT-8 cells achieving greater multiplication of parasites. The HCT-8 cell cultures, for which the culture had not been renewed in seven days, were infected with C. parvum sporozoites in RPMI-1640 medium with 10% IFBS, CaCl2 and MgCl2 1 mM at pH 7.2. Percentages of cell parasitism were increased with respect to control cultures (71% at 48 h vs 14.5%), even after two weeks (47% vs 1.9%). Also, the percentage of extracellular stages augmented (25.3% vs 1.1% at 96 h). This new model of in vitro culture of C. parvum will enable easier study of the developmental phases of C. parvum in performing new chemotherapeutic assays.

In vitro and in vivo experimental models for drug screening and development for Chagas disease

Chagas disease, a neglected illness, affects nearly 12-14 million people in endemic areas of Latin America. Although the occurrence of acute cases sharply has declined due to Southern Cone Initiative efforts to control vector transmission, there still remain serious challenges, including the maintenance of sustainable public policies for Chagas disease control and the urgent need for better drugs to treat chagasic patients. Since the introduction of benznidazole and nifurtimox approximately 40 years ago, many natural and synthetic compounds have been assayed against Trypanosoma cruzi, yet only a few compounds have advanced to clinical trials. This reflects, at least in part, the lack of consensus regarding appropriate in vitro and in vivo screening protocols as well as the lack of biomarkers for treating parasitaemia. The development of more effective drugs requires (i) the identification and validation of parasite targets, (ii) compounds to be screened against the targets or the whole parasite and (iii) a panel of minimum standardised procedures to advance leading compounds to clinical trials. This third aim was the topic of the workshop entitled Experimental Models in Drug Screening and Development for Chagas Disease, held in Rio de Janeiro, Brazil, on the 25th and 26th of November 2008 by the Fiocruz Program for Research and Technological Development on Chagas Disease and Drugs for Neglected Diseases Initiative. During the meeting, the minimum steps, requirements and decision gates for the determination of the efficacy of novel drugs for T. cruzi control were evaluated by interdisciplinary experts and an in vitro and in vivo flowchart was designed to serve as a general and standardised protocol for screening potential drugs for the treatment of Chagas disease.

DETERMINACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO Y PH PARA LA MASIFICACIÓN in vitro DE CEPAS DE Suillus luteus Aubl. ASOCIADAS A Pinus radiata D. Don Y Scleroderma citrinum Pers. ASOCIADAS A Eucalyptus globulus Labill. DE LA REGIÓN DEL BIOBÍO, CHILE

El uso de agentes biológicos en la producción en vivero ha aflorado como un elemento que permite no sólo mejorar la calidad morfológica y fisiológica de las plantas, sino que también posibilitar un mayor éxito en el ámbito silvicultural de una plantación. Estos agentes biológicos requieren de un ambiente óptimo para crecer, asociarse y reproducirse. El objetivo de este estudio fue determinar la dependencia del pH y el medio de cultivo en el crecimiento in vitro de distintas cepas de Suillus luteus y Scleroderma citrinum asociadas a Pinus radiata y Eucalyptus globulus, respectivamente. El estudio se realizó en condiciones controladas de temperatura y humedad, disponiendo los inóculos en placas Petri con diferentes medios cultivo, evaluando parámetros de crecimiento y biomasa a los 38 días para S. luteus y 105 días para S. citrinum. Los resultados indican que tanto el medio de cultivo, el pH del medio, así como las cepas de cada especie estudiada, son determinantes en las respuestas de crecimiento de los hongos ectomicorrícicos in vitro evaluados. Las cepas de S. luteus se desarrollaron adecuadamente en un medio de cultivo con abundancia de nutrientes (BAF, MMN) como en baja presencia de ellos (EMA), y con pH más bien ácido (4,8 y 5,8). Por otro lado, las cepas de S. citrinum presentaron, para los mismos ambientes, un desarrollo inferior y lento, no obstante, la cepa Sc8 se reprodujo de forma óptima y rápida bajo un medio de cultivo BAF y con un pH moderadamente ácido de 5,8.

Propagação in vitro de orquídea: iodeto de potássio e cloreto de cobalto em meio de cultura Knudson C

Objetivou-se determinar modificações ao meio de cultura Knudson C, acrescendo-o de iodeto de potássio e cloreto de cobalto, para que proporcione maior crescimento em plântulas de Cattleya loddigesii. Plântulas de orquídea, oriundas de sementes germinadas in vitro, com, aproximadamente, 1,0 cm de comprimento, foram inoculadas em tubos de ensaio contendo 15 mL de meio de cultura Knudson C modificado, acrescido de iodeto de potássio (0; 0,45; 0,9 e 1,35 mg.L-1) e cloreto de cobalto (0; 0,015; 0,030 e 0,045 mg.L-1), em todas as combinações possíveis. O meio de cultura teve seu pH ajustado para 5,8 ± 0,1 e foi solidificado com 5 g.L-1 de ágar antes da autoclavagem a 121ºC e 1 atm por 20 minutos. Após a inoculação os tratamentos foram mantidos em sala de crescimento com irradiância de 35 µmol.m-2.s-1, temperatura de 25 ± 1ºC e fotoperíodo de 16 horas. Ao final de 120 dias, foram avaliados número de raízes, comprimento médio de raízes e da parte aérea e massa de matéria fresca de plântulas. O cloreto de cobalto, em sua maior concentração (0,045 mg L-1), adicionado ao meio Knudson C modificado, sem a suplementação de iodeto de potássio, proporciona melhores resultados quanto ao crescimento in vitro das plântulas de Cattleya loddigesii.

Avaliação do efeito das concentrações de sacarose e dos estádios de desenvolvimento do fruto no cultivo in vitro de embriões de frutos de cafeeiro

A cultura in vitro é uma técnica controlada que proporciona estudar os processos nutricionais, fisiológicos e bioquímicos de embriões em vários estádios de desenvolvimento. O objetivo foi avaliar a relação entre estádio de desenvolvimento do fruto e concentração de sacarose, no meio, durante o desenvolvimento, in vitro, de embriões de cafeeiro. Frutos de Coffea arabica cv. Acaiá foram colhidos, lavados, desinfestados, seus embriões excisados e inoculados em meio de cultivo MS, com pH ajustado para 5,8. Os tratamentos consistiram em combinação de concentrações de sacarose (0, 15, 30, 60, 90 e 120 g L-1) e estádios de desenvolvimento do fruto (chumbinho, chumbo, verde, verde-cana, cereja e passa). Após a inoculação, os embriões foram incubados em sala de crescimento, a 27 ± 1 ºC, fotoperíodo de 16 horas e 35 µ mol m-2 s-1 de intensidade luminosa. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 x 6, com seis repetições constituídas por quatro tubos cada. Após 60 dias de desenvolvimento, as plântulas foram avaliadas com base no comprimento da parte aérea, massa de matéria fresca total da parte aérea e das raízes. Observaram-se influências das concentrações de sacarose e dos estádios de desenvolvimento do fruto no crescimento e desenvolvimento das plântulas. Resultados satisfatórios para todas as variáveis estudadas foram obtidos com embriões excisados no estádio verde, inoculados em meio de cultivo suplementado com 51 a 70 g L-1 de sacarose.

Concentrações e composições químicas do meio nutritivo para o cultivo in vitro de orquídea

Plântulas de orquídeas cultivadas in vitro respondem de forma distinta aos vários meios de cultura empregados nessa técnica. Este trabalho comparou o meio nutritivo Knudson C, utilizado no cultivo de orquídeas, com o denominado MN e outros dois meios preparados com fertilizantes Peters®: NPK 10-30-20 + micronutrientes e NPK 30-10-10 + micronutrientes para o cultivo in vitro de plântulas do híbrido Etibaia (Cattleya walkeriana x C. loddigesii), com seis meses de idade, germinadas sobre o meio Knudson C. Os três últimos meios foram testados com as seguintes doses de sais: 0,25; 0,50; 1,00; 1,75; e 2,25 g L-1, e o meio Knudson C, 2,0 g L-1. A todos os meios adicionaram-se 20 g L-1 de sacarose, solidificado com 10 g L-1 de ágar, e o pH foi ajustado a 5,7. Aos meios MN e Peters® foram acrescentados 2 g L-1 de carvão ativado e 200 ml L-1 de água de coco. Foram utilizados frascos de vidro de 320 mL contendo 35 mL de meio nutritivo, e o experimento foi mantido em sala de crescimento a 27 ± 2 ºC, 16/8 h luz/escuro e irrdiância de 48 µmol m-2s-1. Melhores respostas para produção de matéria fresca foram obtidas com os fertilizantes NPK, em comparação com os meios Knudson C e MN. A produção de matéria fresca aumentou linearmente com o aumento da dose de nutrientes nos meios MN e nos dois NPK. As plântulas de orquídea cultivadas em meio Knudson C apresentaram os menores valores para as variáveis avaliadas.

Cultivo in vitro de plântulas de orquídea em meios com diferentes concentrações de fertilizante mineral

Existem diversos meios nutritivos utilizados no cultivo in vitro de orquídeas, com diferentes composições e concentrações de sais, resultando em respostas distintas entre eles. O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento in vitro de plântulas de orquídea (Cattleya walkeriana Gardner) sob diferentes doses de fertilizante NPK, adicionado ao meio de cultivo, como fonte de nutrientes. Foi utilizado o fertilizante Peters® na formulação NPK 10-30-20 + Mg + micronutrientes, nas doses de: 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 10,0 g L-1 de meio, acrescido de água de coco (150 mL L-1), sacarose (20 g L-1), carvão ativado (2 g L-1) e pH corrigido para 5,6. Foram utilizados frascos de vidro de 320 mL de capacidade, contendo 35 mL de meio onde foram inoculadas dez plântulas com seis meses de idade, previamente germinadas em meio Knudson C. O experimento foi mantido em sala de crescimento a 27 ± 2 ºC, 16/8 h luz/escuro e irradiância de 48 µmol m-2 s-1. A produção máxima de matéria seca da parte aérea das plantas, aos seis meses de idade, foi estimada em 0,255 g/frasco com uso de 5,22 g L-1 do fertilizante adicionado ao meio de cultura. Considerando a possibilidade de salinidade elevada do meio, para algumas espécies de orquídea, estimou-se a dose de fertilizante (3,55 g L-1) necessária para obtenção de 90% da produção máxima. As raízes apresentaram drástica redução do crescimento (menor número e curtas) em condições de alta concentração de fertilizante.

In vitro growth and leaf anatomy of Cattleya walkeriana (Gardner, 1839) grown in natural ventilation system

Natural ventilation system facilitates gaseous exchanges in in vitro plants promoting changes in the leaf tissue, which can be evaluated through the leaf anatomy, and it allows a cultivation closer to the photoautrophic micropropagation. The objective of this work was to evaluate the effects on in vitro growth and on the leaf anatomy of Cattleya walkeriana grown in natural and conventional ventilation system with different concentrations of sucrose (0; 15; 30 and 45 L-1) combined with different cultivation systems (conventional micropropagation and natural ventilation system). The culture medium was composed of MS salts, solidified with 7 g L-1 of agar and pH adjusted to 5.8. Forty milliliters of culture medium were distributed in 250 mL flasks, autoclaved at 120 ºC for 20 minutes. The greater plant growth, as well as the greater thickness of the mesophyll was observed with the use of 20 g L-1 sucrose in natural ventilation system. Plants grown in natural ventilation system showed a thicker leaf mesophyll, which is directly related to photoautotrophic crops. The natural ventilation system induced more elliptical stomata and probably more functional formats.

Study of some parameters affecting the in vitro cultivation of Plasmodium falciparum within saimiri sciureus red blood cells

The in vitro growth and multiplication of the erythrocytic stages of Plasmodium falciparum within Saimiri sciureus (squirrel monkey) red blood cells have been studied. Various parameters, such as the origin of the red blood cells and serum supplement, nature of the buffer, influence of the final pH of the medium, role of proteose peptone and glucose addition, were investigated. The selection of the best culture conditions led to the obtention of a reproducible in vitro growth of two parasite cycles in Saimiri erythrocytes, which is an useful achievement for in vitro studies. Our failure to establish a continuous culture line for longer than 19 days, could be explained by a dramatic increasing of osmotic fragility of the Saimiri red blood cells related to their small size.

Participation of interleukin-5, interleukin-8 and leukotriene B4 in eosinophil accumulation in two different experimental models

There are several experimental models describing in vivo eosinophil (EO) migration, including ip injection of a large volume of saline (SAL) or Sephadex beads (SEP). The aim of this study was to investigate the mechanisms involved in the EO migration in these two models. Two consecutive injections of SAL given 48 hr apart, induced a selective recruitment of EO into peritoneal cavity of rats, which peaked 48 hr after the last injection. SEP, when injected ip, promoted EO accumulation in rats. The phenomenom was dose-related and peaked 48 hr after SEP injection. To investigate the mediators involved in this process we showed that BW A4C, MK 886 and dexamethasone (DXA) inhibited the EO migration induced by SAL and SEP. To investigate the source of the EO chemotactic factor we showed that mast cells, macrophages (MO), but not lymphocytes, incubated in vitro in presence of SAL released a factor which induced EO migration. With SEP, only mast cells release a factor that induced EO migration, which was inhibited by BW A4C, MK 886 and DXA. Furthermore, the chemotactic activity of SAL-stimulated mast cells was inhibited by antisera against IL-5 and IL-8 (interleukin). SAL-stimulated MO were only inhibited by anti-IL-8 antibodies as well SEP-stimulated mast cells. These results suggest that the EO migration induced by SAL may be dependent on resident mast cells and MO and mediated by LTB4, IL-5 and IL-8. SEP-induced EO migration was dependent on mast cells and may be mediated by LTB4 and IL-8. Furthermore, IL-5 and IL-8 induced EO migration, which was also dependent on resident cells and mediated by LTB4 . In conclusion, EO migration induced by SAL is dependent on mast cells and MO, whereas that induced by SEP is dependent on mast cells alone. Stimulated mast cells release LTB4, IL-5 and IL-8 while MO release LTB4 and IL-8. The IL-5 and IL-8 release by the SAL or SEP-stimulated resident cells may act in an autocrine fashion, thus potentiating LTB4 release.

The effect of nitric oxide combined with fluoroquinolones against Salmonella enterica serovar Typhimurium in vitro

Two regulons, soxRS and marRAB, are associated with resistance to quinolones or multiple antibiotic in Salmonella enterica serovar Typhimurium. These regulons are activated by nitric oxide and redox-cycling drugs, such as paraquat and cause on activation of the acrAB-encoded efflux pump. In this study, we investigated the effect of nitric oxide (NO) alone and in combination with ofloxacin, ciprofloxacin, and pefloxacin against S. typhimurium clinical isolates and mutant strains in vitro. We did not observe synergistic effect against clinical isolates and SH5014 (parent strain of acr mutant), while we found synergistic effect against PP120 (soxRS mutant) and SH7616 (an acr mutant) S. typhimurium for all quinolones. Our results suggest that the efficiencies of some antibiotics, including ofloxacin, ciprofloxacin, and pefloxacin are decreased via activation of soxRS and marRAB regulons by NO in S. enterica serovar Typhimurium. Further studies are warranted to establish the interaction of NO with the genes of Salmonella and, with multiple antibiotic resistance.

The anticancer drug tamoxifen is active against Trypanosoma cruzi in vitro but ineffective in the treatment of the acute phase of Chagas disease in mice

The activity of the antineoplastic drug tamoxifen was evaluated against Trypanosoma cruzi. In vitro activity was determined against epimastigote, trypomastigote and amastigote forms of CL14, Y and Y benznidazole resistant T. cruzi strains. Regardless of the strain used, the drug was active against all life-cycle stages of the parasite with a half maximal effective concentration ranging from 0.7-17.9 µM. Two experimental models of acute Chagas disease were used to evaluate the in vivo efficacy of treatment with tamoxifen. No differences in parasitemia and mortality were observed between control mock-treated and tamoxifen-treated mice.

Efeito de auxinas sintéticas no enraizamento in vitro da macieira

Brotações de macieira (Malus domestica, Borkh), cv. Fred Hough, oriundas do processo de multiplicação in vitro, foram inoculadas em meio MS e MS/2, testando-se os reguladores de crescimento: ácido indol-3-acético (AIA); ácido indolbutírico (AIB) e ácido naftaleno acético (ANA), nas concentrações de 0, 1, 3 e 5 miM com o objetivo de observar o efeito dessas auxinas sobre o enraizamento da cultivar. Foram acrescentadas aos meios as vitaminas MS mio-inositol (100 mg/L) e sacarose (30 g/L) em meio de ágar (6 g/L). O pH do meio foi ajustado para 5,8 e a cultura foi incubada a 25 ± 2º C e 16 horas de fotoperíodo a 2.000 lux, permanecendo por 30 dias. Os tratamentos foram repetidos cinco vezes e cada repetição constou de cinco explantes inoculados em frasco de 250 mL contendo 40 mL do meio. O meio MS/2 em todas as concentrações testadas foi melhor que o MS. O ANA e o AIB, ambos na concentração de 3 miM, em meio MS/2, tiveram comportamento semelhante na porcentagem de enraizamento e no número de raízes produzidas; no entanto, o ANA provocou efeitos indesejáveis na qualidade destas, havendo formação de calo na base das brotações e raízes grossas. O AIA obteve melhor resposta nas altas concentrações, mas não foi melhor que o AIB e ANA.

Multiplicação in vitro de Eucalyptus grandis sob estímulo com benzilaminopurina

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do estímulo com benzilaminopurina (BAP) na multiplicação in vitro de Eucalyptus grandis. Foram avaliadas as interações entre concentrações de BAP (0, 200, 400 e 600 mg L-1), tempo de exposição (1, 2 e 3 horas), pH (3 e 5,8) da solução e alterações morfológicas dos explantes. Semanalmente, foi determinada a massa da matéria fresca dos explantes. Aos 21 dias de cultura, foram avaliados: o número de brotações por tratamento, o número de brotações obtidas por explante (taxa de multiplicação), e foi realizado o resgate das plântulas para avaliação histológica. O pH não apresentou interação com os demais fatores estudados. Os tratamentos com BAP a 200 mg L-1, durante 1 e 2 horas, apresentaram-se como os mais indicados na multiplicação do E. grandis. Houve intensificação da divisão celular, no parênquima cortical e no procâmbio, representada pelo surgimento de meristemóides, em resposta aos tratamentos com 200 mg L-1 de BAP, durante 1 e 2 horas. O estímulo com BAP na multiplicação in vitro de E. grandis é viável.

Características florais e carpométricas e germinação in vitro de grãos de pólen de cultivares de amoreira‑preta

O objetivo deste trabalho foi avaliar as características florais e carpométricas, a viabilidade dos grãos de pólen e a capacidade germinativa de sementes de cultivares de amoreira‑preta. Foram avaliadas as cultivares Brazos, Caingangue, Cherokee, Choctaw, Comanche, Guarani, BRS Tupy e Ébano. Utilizou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado com as oito cultivares e dez repetições. Foram feitas avaliações quanto a: número de estames, carpelos, pétalas e sépalas; composição do meio de cultura; número de grãos de pólen por antera e por flor; taxa de germinação de grãos de pólen; percentagem de frutificação; massa de matéria fresca, dimensões e número de sementes dos frutos; massa e dimensões dos drupetes; e percentagem de emergência de plântulas. O meio de cultura estabelecido para as cultivares de amoreira‑preta foi acrescido de 90 g L‑1 de sacarose e 400 mg L‑1 de ácido bórico, com pH aferido para 6,5 e meio solidificado com 8 g L‑1 de ágar. 'Caingangue', 'Ébano' e 'BRS Tupy' apresentaram baixa germinação de grãos de pólen. 'Ébano' apresentou frutos arredondados e com poucos drupetes. 'Choctaw' e 'Comanche' apresentaram baixa percentagem de emergência de plântulas. 'Brazos' destacou-se na maioria das características avaliadas e é considerada como boa progenitora para programas de melhoramento genético.