Patogénese de infecções causadas por bactérias da flora endógena

A flora microbiana humana cujos elementos major são bactérias, tem sido caracterizada como uma componente essencial do corpo humano. A sua importância baseia-se no seu envolvimento benéfico numa variedade de funções metabólicas, imunitárias e antimicrobianas. Os resultados destas funções incluem a homeostasia do organismo humano. Contudo, a flora microbiana humana tem sido associada com o desenvolvimento de numerosas infecções denominadas por infecções endógenas tais como as infecções orais. Estas infecções são comuns nos hospedeiros comprometidos, o que contribui para o aumento do seu significado clínico. Nesta dissertação foi feita uma abordagem à patogénese bacteriana assim como aos passos do processos infecciosos e aos factores de virulência. Foi também feita a associação destes à susceptibilidade do hospedeiro com o propósito de compreender os seus contributos para o desenvolvimento das infecções endógenas. Por outro lado, foram exploradas algumas consequências sistémicas infecciosas (endocardite infecciosa) e não infecciosas (aterosclerose) de infecções orais causadas pela flora bacteriana oral.

Near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) to predict biological parameters of maize silage: effects of particle comminution, oven drying temperature and the presence of residual moisture

Maize silage nutritive quality is routinely determined by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS). However, little is known about the impact of sample preparation on the accuracy of the calibration to predict biological traits. A sample population of 48 maize silages representing a wide range of physiological maturities was used in a study to determine the impact of different sample preparation procedures (i.e., drying regimes; the presence or absence of residual moisture; the degree of particle comminution) on resultant NIR prediction statistics. All silages were scanned using a total of 12 combinations of sample pre-treatments. Each sample preparation combination was subjected to three multivariate regression techniques to give a total of 36 predictions per biological trait. Increased sample preparations procedure, relative to scanning the unprocessed whole plant (WP) material, always resulted in a numerical minimisation of model statistics. However, the ability of each of the treatments to significantly minimise the model statistics differed. Particle comminution was the most important factor, oven-drying regime was intermediate, and residual moisture presence was the least important. Models to predict various biological parameters of maize silage will be improved if material is subjected to a high degree of particle comminution (i.e., having been passed through a 1 mm screen) and developed on plant material previously dried at 60 degrees C. The extra effort in terms of time and cost required to remove sample residual moisture cannot be justified. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Using near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) to predict the biological parameters of maize silage

The microbial fermentability, ruminal degradability and digestibility of 48 maize silages were determined using in vitro gas production (GP), in situ degradability and in vitro digestibility procedures. The silages were produced from forage maize harvested throughout the summer of 1998, and represent a wide range of physiological maturities. Large variations among samples were observed for all biological parameters, with the exception of in vitro digestibility and the asymptote of in vitro GP. The potential of near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) to predict the biological parameters measured was determined by regression of the biological data against the respective spectral profile. NIRS demonstrated only a moderate ability (R-2 > 0.60-0.80) to predict in vitro digestibility, modelled kinetics of gas production (excluding the asymptote of gas production) and the modelled ruminally soluble dry matter (DM) fraction. Calibration statistics for remaining biological parameters were unacceptably poor (R-2 = 0.60). (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

PCA Tomography: how to extract information from data cubes

Astronomy has evolved almost exclusively by the use of spectroscopic and imaging techniques, operated separately. With the development of modern technologies, it is possible to obtain data cubes in which one combines both techniques simultaneously, producing images with spectral resolution. To extract information from them can be quite complex, and hence the development of new methods of data analysis is desirable. We present a method of analysis of data cube (data from single field observations, containing two spatial and one spectral dimension) that uses Principal Component Analysis (PCA) to express the data in the form of reduced dimensionality, facilitating efficient information extraction from very large data sets. PCA transforms the system of correlated coordinates into a system of uncorrelated coordinates ordered by principal components of decreasing variance. The new coordinates are referred to as eigenvectors, and the projections of the data on to these coordinates produce images we will call tomograms. The association of the tomograms (images) to eigenvectors (spectra) is important for the interpretation of both. The eigenvectors are mutually orthogonal, and this information is fundamental for their handling and interpretation. When the data cube shows objects that present uncorrelated physical phenomena, the eigenvector`s orthogonality may be instrumental in separating and identifying them. By handling eigenvectors and tomograms, one can enhance features, extract noise, compress data, extract spectra, etc. We applied the method, for illustration purpose only, to the central region of the low ionization nuclear emission region (LINER) galaxy NGC 4736, and demonstrate that it has a type 1 active nucleus, not known before. Furthermore, we show that it is displaced from the centre of its stellar bulge.

3D face computational photography using PCA spaces

In this paper, we present a 3D face photography system based on a facial expression training dataset, composed of both facial range images (3D geometry) and facial texture (2D photography). The proposed system allows one to obtain a 3D geometry representation of a given face provided as a 2D photography, which undergoes a series of transformations through the texture and geometry spaces estimated. In the training phase of the system, the facial landmarks are obtained by an active shape model (ASM) extracted from the 2D gray-level photography. Principal components analysis (PCA) is then used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and another of geometry. In the reconstruction phase, an input is given by a face image to which the ASM is matched. The extracted facial landmarks and the face image are fed to the PCA basis transform, and a 3D version of the 2D input image is built. Experimental tests using a new dataset of 70 facial expressions belonging to ten subjects as training set show rapid reconstructed 3D faces which maintain spatial coherence similar to the human perception, thus corroborating the efficiency and the applicability of the proposed system.

Chemical profile of rums as a function of their origin. The use of chemometric techniques for their identification

To identify chemical descriptors to distinguish Cuban from non-Cuban rums, analyses of 44 samples of rum from 15 different countries are described. To provide the chemical descriptors, analyses of the the mineral fraction, phenolic compounds, caramel, alcohols, acetic acid, ethyl acetate, ketones, and aldehydes were carried out. The analytical data were treated through the following chemometric methods: principal component analysis (PCA), partial least square-discriminate analysis (PLS-DA), and linear discriminate analysis (LDA). These analyses indicated 23 analytes as relevant chemical descriptors for the separation of rums into two distinct groups. The possibility of clustering the rum samples investigated through PCA analysis led to an accumulative percentage of 70.4% in the first three principal components, and isoamyl alcohol, n-propyl alcohol, copper, iron, 2-furfuraldehyde (furfuraldehyde), phenylmethanal (benzaldehyde), epicatechin, and vanillin were used as chemical descriptors. By applying the PLS-DA technique to the whole set of analytical data, the following analytes have been selected as descriptors: acetone, sec-butyl alcohol, isobutyl alcohol, ethyl acetate, methanol, isoamyl alcohol, magnesium, sodium, lead, iron, manganese, copper, zinc, 4-hydroxy3,5-dimethoxybenzaldehyde (syringaldehyde), methaldehyde (formaldehyde), 5-hydroxymethyl-2furfuraldehyde (5-HMF), acetalclehyde, 2-furfuraldehyde, 2-butenal (crotonaldehyde), n-pentanal (valeraldehyde), iso-pentanal (isovaleraldehyde), benzaldehyde, 2,3-butanodione monoxime, acetylacetone, epicatechin, and vanillin. By applying the LIDA technique, a model was developed, and the following analytes were selected as descriptors: ethyl acetate, sec-butyl alcohol, n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, isoamyl alcohol, isobutyl alcohol, caramel, catechin, vanillin, epicatechin, manganese, acetalclehyde, 4-hydroxy-3-methoxybenzoic acid, 2-butenal, 4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzoic acid, cyclopentanone, acetone, lead, zinc, calcium, barium, strontium, and sodium. This model allowed the discrimination of Cuban rums from the others with 88.2% accuracy.

A quantum chemical study on a set of non-imidazole H(3) antihistamine molecules

Molecular orbital calculations were carried out on a set of 28 non-imidazole H(3) antihistamine compounds using the Hartree-Fock method in order to investigate the possible relationships between electronic structural properties and binding affinity for H3 receptors (pK(i)). It was observed that the frontier effective-for-reaction molecular orbital (FERMO) energies were better correlated with pK(i) values than highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy values. Exploratory data analysis through hierarchical cluster (HCA) and principal component analysis (PCA) showed a separation of the compounds in two sets, one grouping the molecules with high pK(i) values, the other gathering low pK(i) value compounds. This separation was obtained with the use of the following descriptors: FERMO energies (epsilon(FERMO)), charges derived from the electrostatic potential on the nitrogen atom (N(1)), electronic density indexes for FERMO on the N(1) atom (Sigma((FERMO))c(i)(2)). and electrophilicity (omega`). These electronic descriptors were used to construct a quantitative structure-activity relationship (QSAR) model through the partial least-squares (PLS) method with three principal components. This model generated Q(2) = 0.88 and R(2) = 0.927 values obtained from a training set and external validation of 23 and 5 molecules, respectively. After the analysis of the PLS regression equation and the values for the selected electronic descriptors, it is suggested that high values of FERMO energies and of Sigma((FERMO))c(i)(2), together with low values of electrophilicity and pronounced negative charges on N(1) appear as desirable properties for the conception of new molecules which might have high binding affinity. 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Estudo sobre a biodegradação do herbicida trufluralina por bactérias isoladas de solo agrícola e proposta metodológica para o ensino de biodegradação

Trifluralina (a, a, a,trifluoro-2,6-dinitro-N, N-dipropil-p-toluidina) (TFL) é um herbicida pré-emergente, incorporado ao solo que tem sido usado na agricultura desde a década de sessenta; ele é moderadamente persistente em vários tipos de solos do Brasil. O objetivo deste estudo foi isolar - de um solo agrícola contaminado por quatro décadas - e caracterizar bactérias resistentes a TFL, determinar suas habilidades em degradar a TFL, investigar a presença de gens degardadores que possam estar envolvidos na degradação da TFL e propor um método de ensino teórico prático sobre a biodegradação, para cursos de graduação. Oito bactérias foram isoladas, pela técnica de subculturas repetidas em meio contendo TFL como única fonte de carbono, e identificadas, pelo método bioquímico e seqüenciamento do rDNA 16S como Klebsiella oxytoca, Herbaspirillum seropedicae, 3 strains of Bacillus simplex, 2 de Pseudomonas montelli e uma outra Pseudomonas sp. Uma terceira bactéria (iaolado #9), não identificada, que crescia ao redor de cristais de TFL em meio sólido, foi isolada; esta é uma técnica nova que poderá ser útil no isolamento de bactérias que são resistentes a outros compostos pouco solúveis em água. Todas as bactérias isoladas foram submetidas ao teste de biodegradação, em um meio contendo sais minerais, 0,1% succinato, 0,1 % de extrato de leveduras e 50 mg. L-1 de TFL Cinco bactérias reduziram a concentração de TFL no meio, após trinta dias de incubação: Klebsiella oxytoca (24,6 %), Herbaspirillum seropedicae (16,4 %), Bacillus simplex 2 (25.0 %), Bacillus simplex 3 (16.0 %) e isolado 9 (21.0 %). Uma bactéria conhecida como degradadora da TFL, Brevundimonas diminuta (NCIMB 10329) degradou a TFL, neste meio, de maneira semelhantes ao das bactérias isoladas. Os DNAs extraídos das quatro bactérias identificadas degradadoras da TFL, foram sondados para os gens catbólicos ndoB, todC, xylX, catA e xylE, os quais codificam as enzimas naftaleno 1,2-dioxigenase, toluene dioxigenase, toluate 1,2-dioxigenase, catecol 1,2-dioxigenase e catecol 2,3-dioxigenase, respectivamente. Técnicas de PCR e hibridização demonstraram que os DNAs de todas estas quatro bactérias foram fortemente hibridizadas para o gen ndoB, contudo, usando a técnica de ¨zonas claras¨, observou-se que nenhuma delas degradou naftaleno. Estes resultados indicam a presença de gens dioxigenases, nestas bactérias degradadoras da TFL, que poderiam estar transformando a TFL como substrato principal, ou como cometabolismo. O conhecimento sobre processos de biodegradação é necessário para os graduados dos cursos de agronomia, química, biologia, tecnologia de alimentos, etc. Neste trabalho, também, propomos o estudo teórico e prático da compostagem o qual estimula o interesse dos estudantes em aprender sobre o metabolismo envolvido neste, e em outros, processos biotecnológicos.

Determinação de prevalência de bactérias na efusão da orelha média de crianças submetidas à mmiringotomia

Introdução: A etiologia da otite média com efusão ainda não está completamente estabelecida, mas agentes infecciosos podem contribuir para sua patogênese. Demonstrou-se que a reação em cadeia da polimerase (PCR) é superior ao exame cultural para detectar espécies bacterianas. O conhecimento sobre a epidemiologia bacteriana da otite média com efusão em áreas geográficas distintas é essencial para a implementação de tratamentos racionais, quando necessários. Objetivos: Determinar a prevalência do Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis e Alloiococcus otitidis nas efusões de orelha média de crianças com otite média recorrente e otite média com efusão crônica que foram submetidas à miringotomia, comparar os resultados obtidos por cultura e PCR, comparar os achados bacteriológicos em crianças menores e maiores de dois anos e determinar o perfil de resistência à penicilina dos germes isolados. Métodos: Analisaram-se 128 amostras de efusões de orelha média de 75 crianças entre 11 meses e 9 anos e 4 meses de idade (média = 34,7 meses). Pacientes com otite média recorrente tinham efusão documentada por ≥ 6 semanas e aqueles com otite média com efusão crônica, por ≥3 meses. Os pacientes não tinham sinais de otite média aguda ou infecção do trato respiratório e não estavam sob antibioticoterapia no momento do procedimento. A aspiração do material foi realizada por timpanocentese, utilizando-se um coletor de Alden-Senturia. Os estudos bacteriológicos foram iniciados em menos de 15 minutos após a obtenção da efusão e uma parte da amostra foi armazenada a -20oC para análise posterior pela PCR. Utilizou-se um método de PCR simultânea para a detecção de quatro patógenos. A análise estatística foi efetivada com o teste χ2 de McNemar, teste χ2 com correção de Yates e teste exato de Fisher, quando apropriados. Resultados: Cultivaram-se bactérias em 32 (25,1%) das 128 amostras e os patógenos principais foram encontrados em 25 (19,6%). O A. otitidis não foi isolado em cultura. A PCR identificou bactérias em 110 (85,9%) das amostras, e os resultados positivos foram: 67 (52,3%) para A. otitidis, 50 (39,1%) para H. influenzae, 16 (12,5%) para S. pneumoniae e 13 (10,2%) para M. catarrhalis. Todas as amostras positivas por cultura foram positivas pela PCR, mas 85 (77,2%) das efusões com resultado positivo pela PCR foram negativas por cultura, para os germes estudados. A PCR foi significativamente mais sensível que a cultura (P<0,001). O S. pneumoniae foi encontrado mais freqüentemente em otite média recorrente do que em otite média com efusão crônica (P=0,038) e o H. influenzae foi encontrado mais vezes em crianças menores de dois anos (P=0,049). Quanto ao perfil de resistência, 100% das M. catarrhalis, 62,5% dos S. pneumoniae e 23% dos H. influenzae eram resistentes à penicilina. Conclusões: A prevalência das bactérias na otite média com efusão em um grupo de crianças brasileiras é semelhante àquelas relatadas em outros países, sendo o H. influenzae o mais encontrado dentre os patógenos principais da orelha média. Essa prevalência sugere que bactérias podem desempenhar um papel na patogênese da otite média com efusão. Os resultados mostram que a PCR é mais sensível na detecção de bactérias na efusão da orelha média, comparada com cultura, e é essencial para a identificação do A. otitidis. O elevado percentual de detecção do A. otitidis sugere mais investigações sobre sua atuação no início e no prolongamento de doenças da orelha média. O S. pneumoniae foi mais freqüente em otite média recorrente do que em otite média com efusão crônica e o H. influenzae foi mais encontrado em crianças menores de dois anos. A resistência à penicilina por parte do pneumococo e da moraxela é semelhante à relatada em outros países, ao passo que a produção de β-lactamase pelo hemófilo é mais baixa que aquela referida em bactérias isoladas em amostras de efusões de otite média com efusão.

Desenvolvimento de uma ferramenta para obtenção de modelos empíricos

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta de regressão multivariável apropriada para abordar o problema da modelagem de propriedades relacionadas à qualidade final de produtos em processos industriais. No caso geral, dados provenientes de sistemas físicos e químicos típicos do meio industrial são caracterizados pela presença de relação não linear entre as variáveis, podendo, ainda, apresentar outros problemas que dificultam o processo de modelagem empírica, como baixa disponibilidade de observações experimentais, presença de ruído excessivo nas medidas e a presença de colinearidade entre os termos explicativos. Foi feita uma revisão de diferentes métodos de regressão multivariável tais como regressão linear múltipla (MLR), regressão não linear baseada em transformações das variáveis explicativas e métodos de redução de dimensionalidade (PCA, PLS, QPLS e BTPLS). Também foram propostas novas metodologias para a abordagem das questões da seleção de variáveis e estimação das incertezas dos modelos. Posteriormente, utilizando as metodologias revisadas e propostas, foi sugerida uma sistemática para o tratamento da questão da modelagem empírica de dados industriais, que constitui a base para a implementação da ferramenta desejada. A aplicabilidade da ferramenta desenvolvida foi ilustrada através de alguns estudos de caso retirados da literatura, onde modelos para a predição de propriedades relativas à qualidade de produtos produzidos em quatro tipos de processos industriais diferentes são obtidos.

Produção de hidrolisados protéícos de penas de frango utilizando bactérias queratinolíticas.

Com o crescimento populacional, a indústria avícola tem se desenvolvido rapidamente, devido à demanda de alimentos. O seu produto possui grande aceitação no mercado mundial, em função do seu valor nutricional e por não existirem restrições culturais. Entretanto, este alimento gera grande quantidade de resíduos, dentre eles, as penas. Elas são compostas principalmente por queratina, substância de difícil degradação. Neste trabalho foram utilizadas duas bactérias queratinolíticas de resíduos da indústria avícola, para se avaliar a capacidade de degradação das mesmas. Foram produzidos hidrolisados de penas por proteólise bacteriana com ambos microrganismos: Bacillus cereus (KR16) e Chryseobacterium sp. (KR6). O crescimento das bactérias em diferentes quantidades de penas, e o fator de degradação das penas comprovaram que em até 5 % obteve-se degradação para KR6, enquanto, para a KR16, obteve-se degradação até 1%. A digestibilidade in vitro dos hidrolisados foi avaliada. Observou-se que o hidrolisado da bactéria KR6 apresentou maior digestibilidade, enquanto o de farinha de penas apresentou o menor valor. A composição de aminoácidos dos hidrolisados foi determinada, sendo observadas baixas concentrações de metionina, histidina e lisina. A partir da digestibilidade in vitro e da composição de aminoácidos, foram calculados o escore de aminoácidos corrigidos (PDCAAs), o coeficiente de eficiência protéica (PER) e o valor biológico (BV). O tratamento das penas com KR6 resultou em hidrolisados com os valores mais altos de PDCAAs, PER e BV, sugerindo que este microrganismo produz hidrolisados com propriedades nutricionais superiores aos demais.

Avaliação da atividade antibacteriana de extratos de llex paraguariensis A.St. Hill. ("Erva mate") frente a bactérias zoonóticas em saúde e produção animal.

Motivado pelo cultivo de erva mate no Rio Grande do Sul, basicamente dentro de unidades de produção familiar, bem como pelo considerável volume de biomassa descartada, resultante do corte dos ervais, procurou-se identificar possível atividade antibacteriana em cambitos e folhas de Ilex paraguariensis St. Hill, com ênfase a zoonoses de interesse em saúde e produção animal, bem como em saúde coletiva. Definiu-se a verificação da Intensidade de Atividade de Inibição Bacteriana (IINIB) e Intensidade de Atividade de Inativação Bacteriana (IINAB) de extratos hídricos (decocto), alcoólicos (alcoolatura) e hidroalcoólicos (tintura) sobre inóculos padronizados de Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Samonella Enteritidis (ATCC 11076) e Escherichia coli (ATCC 11229). Os extratos vegetais alcoólicos foram preparados com folhas frescas, os hidroalcoólicos com os talos desidratados (cambitos) e os decoctos, tanto de folhas como de talos, com material desidratado. Todas as quatro formas de extração apresentaram capacidade de inativação e/ou inibição seletivas sobre os inóculos bacterianos, porém os extratos à base de álcool de cereais foram os que apresentaram os melhores resultados. Dentre as bactérias, a Salmonella Enteritidis demonstrou maior sensibilidade, seguida por Enterococcus faecalis. Posteriormente, estas duas amostras foram submetidas a testes sob tempo de exposição de 5, 15, 30 e 60 minutos, na ausência e na presença de matéria orgânica (soro bovino inativado), confrontando-as com alcoolatura de folhas e hidroalcoolatura de cambitos, por estes terem obtido maior ação antibacteriana sobre os agentes testados nos testes iniciais de IINIB e IINAB. Os decoctos de cambitos não corresponderam às expectativas iniciais, sendo que as alcoolaturas, tanto de folhas quanto de cambitos, apresentaram resultados eficazes. Tanto o tempo de exposição como a presença de matéria orgânica interferiram na sensibilidade apresentada por Salmonella Enteritidis e Enterococcus faecalis, positiva e negativamente, respectivamente.