Effect of Cattail (Typha domingensis) Extracts, Leachates, and Selected Phenolic Compounds on Rates of Oxygen Production by Salvinia (Salvinia minima)

Salvinia (Salvinia minima Willd.) is a water fern found in Florida waters, usually associated with Lemna and other small free-floating species. Due to its buoyancy and mat-forming abilities, it is spread by moving waters. In 1994, salvinia was reported to be present in 247 water bodies in the state (out of 451 surveyed public waters, Schardt 1997). It is a small, rapidly growing species that can become a nuisance due to its explosive growth rates and its ability to shade underwater life (Oliver 1993). Any efforts toward management of salvinia populations must consider that, in reasonable amounts, its presence is desirable since it plays an important role in the overall ecosystem balance. New management alternatives need to be explored besides the conventional herbicide treatments; for example, it has been shown that the growth of S. molesta can be inhibited by extracts of the tropical weed parthenium (Parthenium hysterophorus) and its purified toxin parthenin (Pande 1994, 1996). We believe that cattail, Typha spp. may be a candidate for control of S. minima infestations. Cattail is an aggressive aquatic plant, and has the ability to expand over areas that weren't previously occupied by other species (Gallardo et al. 1998a and references cited there). In South Florida, T. domingensis is a natural component of the Everglades ecosystem, but in many cases it has become the dominant marsh species, outcompeting other native plants. In Florida public waters, this cattail species is the most dominant emergent species of aquatic plants (Schardt 1997). Several factors enable it to accomplish opportunistic expansion, including size, growth habits, adaptability to changes in the surroundings, and the release of compounds that can prevent the growth and development of other species. We have been concerned in the past with the inhibitory effects of the T. domingensis extracts, and the phenolic compounds mentioned before, towards the growth and propagation of S. minima (Gallardo et al. 1998b). This investigation deals with the impact of cattail materials on the rates of oxygen production of salvinia, as determined through a series of Warburg experiments (Martin et al. 1987, Prindle and Martin 1996).

A Computational Module Assembled from Different Protease Family Motifs Identifies PI PLC from Bacillus cereus as a Putative Prolyl Peptidase with a Serine Protease Scaffold

Proteolytic enzymes have evolved several mechanisms to cleave peptide bonds. These distinct types have been systematically categorized in the MEROPS database. While a BLAST search on these proteases identifies homologous proteins, sequence alignment methods often fail to identify relationships arising from convergent evolution, exon shuffling, and modular reuse of catalytic units. We have previously established a computational method to detect functions in proteins based on the spatial and electrostatic properties of the catalytic residues (CLASP). CLASP identified a promiscuous serine protease scaffold in alkaline phosphatases (AP) and a scaffold recognizing a beta-lactam (imipenem) in a cold-active Vibrio AP. Subsequently, we defined a methodology to quantify promiscuous activities in a wide range of proteins. Here, we assemble a module which encapsulates the multifarious motifs used by protease families listed in the MEROPS database. Since APs and proteases are an integral component of outer membrane vesicles (OMV), we sought to query other OMV proteins, like phospholipase C (PLC), using this search module. Our analysis indicated that phosphoinositide-specific PLC from Bacillus cereus is a serine protease. This was validated by protease assays, mass spectrometry and by inhibition of the native phospholipase activity of PI-PLC by the well-known serine protease inhibitor AEBSF (IC50 = 0.018 mM). Edman degradation analysis linked the specificity of the protease activity to a proline in the amino terminal, suggesting that the PI-PLC is a prolyl peptidase. Thus, we propose a computational method of extending protein families based on the spatial and electrostatic congruence of active site residues.

Technologies and Methodologies for the Detection of Harmful Algae and Their Toxins, St Petersburg, Florida, Oct 22-24 2008 : workshop proceedings

The Alliance for Coastal Technologies (ACT) Workshop "Technologies and Methodologies for the Detection of Harmful Algae and their Toxins" convened in St. Petersburg, Florida, October 22- 24, 2008 and was co-sponsored by ACT (http://act-us.info); the Cooperative Institute for Coastal and Estuarine Environmental Technology (CICEET, http://ciceet.unh.edu); and the Florida Fish and Wildlife Conservation Commission (FWC, http://www.myfwc.com). Participants from various sectors, including researchers, coastal decision makers, and technology vendors, collaborated to exchange information and build consensus. They focused on the status of currently available detection technologies and methodologies for harmful algae (HA) and their toxins, provided direction for developing operational use of existing technology, and addressed requirements for future technology developments in this area. Harmful algal blooms (HABs) in marine and freshwater systems are increasingly common worldwide and are known to cause extensive ecological, economic, and human health problems. In US waters, HABs are encountered in a growing number of locations and are also increasing in duration and severity. This expansion in HABs has led to elevated incidences of poisonous seafood, toxin-contaminated drinking water, mortality of fish and other animals dependent upon aquatic resources (including protected species), public health and economic impacts in coastal and lakeside communities, losses to aquaculture enterprises, and long-term aquatic ecosystem changes. This meeting represented the fourth ACT sponsored workshop that has addressed technology developments for improved monitoring of water-born pathogens and HA species in some form. A primary motivation was to assess the need and community support for an ACT-led Performance Demonstration of Harmful Algae Detection Technologies and Methodologies in order to facilitate their integration into regional ocean observing systems operations. The workshop focused on the identification of region-specific monitoring needs and available technologies and methodologies for detection/quantification of harmful algal species and their toxins along the US marine and freshwater coasts. To address this critical environmental issue, several technologies and methodologies have been, or are being, developed to detect and quantify various harmful algae and their associated toxins in coastal marine and freshwater environments. There are many challenges to nationwide adoption of HAB detection as part of a core monitoring infrastructure: the geographic uniqueness of primary algal species of concern around the country, the variety of HAB impacts, and the need for a clear vision of the operational requirements for monitoring the various species. Nonetheless, it was a consensus of the workshop participants that ACT should support the development of HA detection technology performance demonstrations but that these would need to be tuned regionally to algal species and toxins of concern in order to promote the adoption of state of the art technologies into HAR monitoring networks. [PDF contains 36 pages]

The meaning of some common terms used in sampling toxic phytoplankton

The author explains some aspects of sampling phytoplankton blooms and the evaluation of results obtained from different methods. Qualitative and quantitative sampling is covered as well as filtration, freeze-drying and toxin separation.

Scientific investigations into the eutrophication of the Norfolk Broads

The word ”Broads” is used to describe a series of relatively shallow lakes resulting from the flooding of medieval peat diggings. Broadland is essentially freshwater, but because the rivers have such low gradients the lower reaches are brackish. The influence of tide is particularly apparent on the River Yare; in Norwich 40 km from the sea there is a vertical movement of half a metre at spring tide. This study examines the problems that the broadlands are facing. The problems are basically the progressive loss of aquatic plants, in particular the macro- phytes, animal life, outbreaks of avian botulism, occasional fish kills due to a toxin produced by the blue-green alga Prymesium parvum and the emergence of very heavy algal blooms. The main factor for the deteriation of the Broaslands is the eutrophication resulting from enhanced nutrient inputs, in particular of nitrates and phosphates, from a variety of sources. The most important of these are sewage effluents, agricultural drainage, which includes fertilisers and nutrient rich effluents from piggeries and dairy un

Produção de porfirinas por corynebacterium diphtheriae

A produção de porfirinas por Corynebacterium diphtheriae é um objeto de estudo antigo, porém pouco explorado em Química e Ciências Médicas. O presente trabalho teve como objetivos comparar a influência de diferentes meios de cultura na produção de porfirinas por Corynebacterium diphtheriae, determinar a influencia da concentração do ferro na produção de porfirina, comparar quantitativamente a produção de porfirinas por diferentes amostras de bacilo diftérico e caracterizar químicamente os tipos de porfirinas produzidas. As técnicas utilizadas para isso foram a espectroscopia de absorção UV-visível e de fluorescência. O meio de cultura descrito por Mueller (1939), para a produção de toxina, se mostrou mais eficiente que o meio B de king, utilizado no diagnóstico laboratorial da difteria. A concentração de ferro no cultivo de Corynebacterium diphtheriae influencia a produção de porfirina. Altas concentrações de ferro inibem a produção de porfirina. A concentração de ferro onde a produção de porfirinas é máxima é de 0,20g/mL. Dentre as 11 amostras de bacilo diftérico estudadas, a amostra HC03, fermentadora de sacarose e toxinogênica, isolada de um caso de endocardite, foi a maior produtora de porfirina. A amostra ATCC de Corynebacterium ulcerans, não fermentadora de sacarose e toxinogênica, foi a amostra que produziu menos porfirina. Todas as 11 amostras apresentaram o mesmo perfil de espectro de fluorescência, sugerindo que a porfirina produzida seja a mesma nas amostras pesquisadas. As análises feitas para a caracterização do tipo de porfirina produzida levam a crer que esta seja uma coproporfirina. Os espectros de absorção e fluorescência não permitem porém determinar o(s) isômero(s) presente(s).

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Influência de pré-tratamentos de células epiteliais com penicilina e eritromicina na aderência e na viabilidade intracelular de Corynebacterium diphtheriae

A difteria é uma síndrome toxêmica causada pelo Corynebacterium diphtheriae. Embora programas de imunização mantenham a doença sob controle em países desenvolvidos, a difteria ainda permanece endêmica em diversas partes do mundo, especialmente em indivíduos parcialmente imunizados para toxina diftérica. Junto a isso, nos últimos 20 anos, tem-se observado a ocorrência crescente de quadros de infecções sistêmicas causados por cepas atoxinogênicas. A penicilina e eritromicina são as principais drogas de escolha no tratamento destas infecções, entretanto, a escassez de trabalhos reavaliando a terapia de escolha e a influência dos antibióticos no processo de interação bacteriana com células epiteliais humanas são escassos, logo compreendem aspectos que justificam o presente estudo. O objetivo principal deste projeto consiste na análise da influência do pré-tratamento de células epiteliais Hep-2 com os antimicrobianos penicilina e eritromicina na colonização e viabilidade intracelular de amostras de C. diphtheriae. As monocamadas foram submetidas ao tratamento prévio com doses séricas terapêuticas de penicilina (5g mL1) e eritromicina (1,92 g mL1) por 24 horas e os antibióticos foram removidos por lavagens com PBS antes da interação com a suspensão bacteriana (MOI de 107). Três horas após a infecção, o padrão de aderência foi investigado como também, realizada a análise das bactérias viáveis associadas e internalizadas nas monocamadas. O pré-tratamento com penicilina induziu a formação de perfil de aderência difuso (AD) pelas amostras estudadas. Microorganismos que normalmente apresentam padrão de aderência localizado (AL) passaram a expressar perfil (AD) após pré-tratamento das camadas com ambos antimicrobianos. A expressão do tipo agregativo (AA) não foi influenciada pela presença de eritromicina. A penicilina e a eritromicina reduziram o número de bactérias viáveis associadas às células HEp-2 na maioria das oportunidades. Entretanto, a penicilina interferiu em maior magnitude nesse processo. As três amostras invasoras de C. diphtheriae (HC01, HC04 e BR5015), apresentaram maior capacidade de sobrevivência no compartimento intracelular, independente do pré-tratamento. A expressão dos perfis de aderência assim como a capacidade de sobrevivência no compartimento intracelular frente aos antimicrobianos testados mostraram-se independentes da produção de toxina e dos percentuais de associação com as células HEp-2. Foi observada uma maior eficiência da eritromicina na eliminação de bactérias viáveis internalizadas reforçando a utilização clínica da eritromicina tanto no tratamento de pacientes quanto na erradicação do estado de portador. Novos estudos serão desenvolvidos para investigar alterações na expressão de fatores de virulência por amostras de C. diphtheriae na interação com células HEp-2 pré-tratadas com antimicrobianos e a influência sobre a evolução clínica das infecções por corinebactérias

Evaluation of marine phytoplankton toxicity by application of marine invertebrate bioassays

The dinoflagellate Alexandrium minutum and the haptophyte Prymnesium parvum are well known for their toxin production and negative effects in marine coastal environments. A. minutum produces toxins which cause paralytic shellfish poisoning in humans and can affect copepods, shellfish and other marine organisms. Toxins of P. parvum are associated with massive fish mortalities resulting in negative impacts on the marine ecosystem and large economic losses in commercial aquaculture. The aim of this work is to improve our knowledge about the reliability of the use of marine invertebrate bioassays to detect microalgae toxicity, by performing: (i) a 24- to 48-h test with the brine shrimp Artemia franciscana; (ii) a 48-hour embryo-larval toxicity test with the sea urchin Paracentrotus lividus; and (iii) a 72-h test with the amphipod Corophium multisetosum. The results indicate that A. franciscana and P. lividus larvae are sensitive to the toxicity of A. minutum and P. parvum. LC50 comparison analysis between the tested organisms reveals that A. franciscana is the most sensitive organism for A. minutum. These findings suggest that the use of different organizational biological level bioassays appears to be a suitable tool for A. minutum and P. parvum toxicity assessment.

Resposta adaptativa e efeitos das substâncias oxidantes - K2TeO3, H2O2 e paraquate - na produção de biofilme de amostras de Corynebacterium diphtheriae isolados de origens diversas

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas.

Surveying bacterial human pathogens in shrimp culture in Thailand

Any presence of bacterial human pathogen in shrimp products may be of public health concern. This note concludes that Salmonella do not appear to constitute a part of the microbial flora where shrimp culture is practiced in Thailand. Vibrio cholerae 01, the cause of cholera are rarely recovered from the environment with no isolates containing genes encoding cholera toxin. Further studies are needed to describe the prevalence of bacterial human pathogens in shrimp culture, especially determination of possible postharvest cross-contamnation with these pathogens

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA): tipificação do cassete cromossômico SCCmec e resistência a antimicrobianos em pacientes com fibrose cística assistidos em dois centros no Rio de Janeiro

A infecção pulmonar de etiologia bacteriana é um dos principais problemas que levam a morbi-mortalidade na fibrose cística (FC). Staphylococcus aureus se destaca como um dos micro-organismos mais frequentes e com um agravante para a terapêutica quando se apresentam resistentes à oxacilina (MRSA). Amostras MRSA podem ser classificadas tanto genotipicamente quanto fenotipicamente em MRSA adquiridas na comunidade (CA-MRSA) ou adquiridas no hospital (HA-MRSA). Fenotipicamente, essa classificação é muito controversa, podendo se basear em critérios epidemiológicos ou ainda pelo perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos. Por outro lado, a classificação genotípica consiste na determinação dos cassetes cromossômicos (SCCmec), local de inserção do gene mecA (que confere resistência a meticilina). Atualmente são reconhecidos 11 tipos de SCCmec, sendo os de tipo I ao III e VIII relacionados ao genótipo HA-MRSA e IV ao XI ao genótipo CA-MRSA. Classicamente CA-MRSA é capaz de produzir a toxina Panton-Valentine leukocidin (PVL), codificada pelos genes luk-S e luk-F que está associada à pneumonia necrotizante e infecções de tecidos moles em pacientes com FC com quadros de exacerbação pulmonar. No Brasil, raros são os trabalhos envolvendo caracterização de SCCmec em amostras de pacientes com FC. Diante disso, este estudo teve como objetivo principal a caracterização dos tipos de SCCmec e ainda a determinação do perfil de susceptibilidade a antimicrobianos em uma população de MRSA recuperada de pacientes com FC assistidos em dois centros de tratamento no Rio de Janeiro, Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e Instituto Fernandes Figueira (IFF). Foram estudadas 108 amostras de MRSA isoladas do período de 2008 a 2010, sendo 94 oriundas de 28 pacientes adultos atendidos no IFF e 14 de 2 pacientes adultos atendidos no HUPE. Foram encontradas altas taxas de resistência para os antimicrobianos oxacilina, cefoxitina e eritromicina. Todas as amostras foram sensíveis à vancomicina e a linezolida quando determinada as Concentrações Inibitórias Mínimas (CIM). Através da técnica de PCR foi possível a tipificação dos SCCmec em 82,4% das amostras, sendo 64% destas compatíveis ao genótipo CA-MRSA. Não houve diferença estatística nas taxas de susceptibilidade aos antimicrobianos entre as amostras CA-MRSA e HA-MRSA. Foram encontrados os SCCmec dos tipos I, III, IV e V, sendo os tipos I e IV os mais frequentes. O gene que codifica a toxina PVL foi encontrado em 34,2% das amostras e foi observado em amostras CA-MRSA e HA-MRSA. Nosso estudo se destaca por apresentar um alto percentual de amostras CA-MRSA e ainda por ser o primeiro do país a detectar a presença do gene que codifica a toxina PVL em pacientes com FC. Além disso, de forma inédita na literatura, encontramos o gene luk-S, em amostras classificadas como HA-MRSA em pacientes com FC. Os poucos estudos nacionais, bem como as diferenças encontradas entre trabalhos, refletem a necessidade de conhecimento mais aprimorado do MRSA envolvido nas infecções pulmonares dos pacientes com FC.

Estudo de atributos de virulência e resistência a antimicrobianos em amostras de P. aeruginosa

P. aeruginosa é um importante agente de infecções relacionadas à assistência em saúde. Habitualmente, o estabelecimento de infecções agudas é precedido pela colonização das mucosas dos pacientes. Não se sabe, porém, se os processos infecciosos são causados pelas próprias cepas bacterianas colonizadoras ou por outras com que os pacientes entrem em contato, dotadas ou não de maior potencial de virulência ou de resistência a antimicrobianos que as tornem mais eficientes como agentes infecciosos. Assim, este estudo teve como objetivos i) investigar a existência de potenciais diferenças entre amostras de P. aeruginosa que causaram apenas colonização e aquelas responsáveis por infecção, isoladas de um mesmo paciente, quanto a seus fenótipos de virulência e de não susceptibilidade a antimicrobiamos; ii) pesquisar a existência de associação entre características dos paciente, incluindo o tipo de evolução clínica, com as demais variáveis estudadas. No estudo foram incluídos 21 pacientes que desenvolveram infecção por P. aeruginosa durante sua internação no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, entre abril de 2007 e abril de 2008. De cada paciente foram selecionadas duas amostras bacterianas: a primeira isolada durante o episódio de infecção e a amostra colonizadora obtida imediatamente antes da ocorrência da infecção. As amostras selecionadas foram estudadas quanto a i) expressão de três mecanismos de virulência (citotoxicidade, aderência a células epiteliais respiratórias humanas e capacidade de formação de biofilme); ii) presença de genes codificadores das proteínas efetoras do sistema de secreção do tipo 3 (SST3 - exoS, exoT, exoU e exoY); iii) perfil de susceptibilidade a antimicrobianos, iv) perfil de fragmentação do DNA cromossômico por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). As amostras bacterianas obtidas de infecções agudas foram significativamente mais citotóxicas que aquelas obtidas de colonização. Embora sem diferença estatística, a citotoxicidade das amostras que causaram infecção em pacientes que evoluíram para óbito foi superior à citotoxicidade das amostras de pacientes que sobreviveram. O gene que codifica a toxina ExoU foi detectado em 16 amostras (38%), sendo nove de colonização e sete de infecção. Não houve diferença significativa entre as amostras de colonização e infecção quanto à aderência, produção de biofilme, expressão dos genes do SST3 e não-susceptibilidade às diferentes classes de antimicrobianos. Também não foi encontrada associação entre a não-susceptibilidade à quinolona, ou a outras classes de antimicrobianos, e a presença do gene exoU. As 42 amostras de P. aeruginosa estudadas foram incluídas em 20 genótipos. Em 10 deles foi detectado o gene exoU. Amostras de um mesmo genótipo foram uniformes quanto à expressão dos genes do SST3 e a não-susceptibilidade aos antimicrobianos, mas não quanto às outras variáveis estudadas. Em apenas sete pacientes (33,3%), as amostras de colonização e de infecção pertenciam ao mesmo genótipo. Assim, nesse estudo, o estabelecimento do processo infeccioso resultou não da perda do equilíbrio estabelecido entre os mecanismos de agressão das amostras colonizadoras e os de defesa do hospedeiro e sim da introdução de nova cepa bacteriana no organismo hospedeiro, cepa esta dotada de maior potencial citotóxico.

Construção, clonagem e expressão do fragmento B da toxina diftérica de Corynebacterium diphtheriae (cepa PW- 8) em Mycobacterium bovis BCG sub-cepa Moreau

A vacina anti-diftérica de uso corrente no Brasil (DTP), embora de alta eficácia na prevenção da difteria, está associada com episódios de toxicidade e reatogenicidade no recipiente vacinal, resultantes de proteínas residuais derivadas do processo de produção ou detoxificação. Estratégias para o desenvolvimento de vacinas menos reatogênicas e ao mesmo tempo mais eficazes e economicamente viáveis contra a difteria têm sido alvo de intensa investigação. A alternativa proposta por nosso grupo é a utilização da vacina contra a tuberculose (Mycobacterium bovis BCG sub-cepa Moreau), como vetor do gene que codifica o fragmento B da toxina diftérica (dtb) de 58,3 kDa. Neste trabalho o dtb foi clonado no vetor micobacteriano bifuncional (pUS977) de expressão citoplasmática e os clones recombinantes (pUS977dtbPW8), após a transformação do BCG, foram testados com relação a expressão do DTB em BCG e quanto a antigenicidade frente a anticorpos policlonais anti-toxóide diftérico por Immunobloting. A integridade do gene dtb e a identidade das sequências de DNA da construção plasmidial pUS977dtbPW8 foram confirmadas por sequenciamento de DNA e análise de similaridade. A imunogenicidade do BCGr pUS977dtbPW8 expressando o DTB foi investigada em camundongos BALB/c, os resultados obtidos revelaram uma soroconversão específica (IgG). A infectividade e atividade microbicida do BCGr pUS977dtbPW8 no ambiente intracelular foi avaliada através da infecção de linhagens de células de monócitos humano (THP-1), os dados obtidos indicaram que houve sobrevivência intracelular em até 12 dias. Nesse contexto, esplenócitos dos camundongos imunizados com 30 e 60 dias foram extraídos, mostrando que o BCGr pUS977dtbPW8 persistiu até 60 dias na ausência de pressão seletiva e a viabilidade celular não sofreu alteração significativa durante o período testado. Por outro lado, o BCGr pUS977dtbPW8, quando submetido a seis sub-cultivos consecutivos in vitro não apresentou diferença significativa na capacidade de expressar o DTB, demonstrando portanto a persistência da estabilidade funcional da linhagem recombinante. A estabilidade estrutural da construção pUS977dtbPW8 também foi avaliada por PCR confirmando a presença do gene dtb em colônias do BCGr pUS977dtbPW8 . Adicionalmente, foi possível avaliar preliminarmente in vitro a capacidade soroneutralizante dos soros de camundongos imunizados com BCGr pUS977dtbPW8 após 30 e 60 dias em células VERO. A ação citotóxica da toxina diftérica entre as diluições de 1/4 e 1/16 foram neutralizadas com o pool de soros imunes com 60 dias. Finalmente, em nosso estudo foi possível avaliar o potencial da vacina BCG como vetor de expressão de um antígeno de Corynebacterium diphtheriae in vitro e in vivo.

Avaliação da interação de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) pertencente ao sorotipo O157: H7 isoladas de bovinos assintomáticos e de doença humana com células enterocíticas humanas (linhagem Caco-2)

Reconhecida como agente de doença humana em 1982, E.coli enterohemorrágica (EHEC) pode causar diarréia sanguinolenta, colite hemorrágica e síndrome hemolítica urêmica (SHU). EHEC constitui um subgrupo especialmente virulento das E.coli produtoras de toxina de Shiga (Stx). O fator crítico da sua virulência é a toxina Shiga, capaz de interromper a síntese proteica da célula eucariótica. São conhecidos dois subgrupos de Stx, Stx1 e Stx2. Stx1 possui duas variantes Stx1c e Stx1d. Stx2 possui muitas variantes. Estudos epidemiológicos sugerem que cepas com os perfis toxigênicos Stx2 ou Stx2/Stx2c seriam mais frequentemente associadas a pacientes com SHU. Além da expressão de Stx, EHEC do sorotipo O157:H7 colonizam a mucosa intestinal induzindo a formação de lesões denominadas attaching/effacing (A/E). Para a produção da lesão A/E, é necessária a presença de uma ilha de patogenicidade cromossômica denominada LEE, composta por cinco operons, LEE 1 a LEE5. Em LEE 5 são codificadas a adesina intimina e o seu receptor Tir, o qual é translocado por um sistema de secreção tipo III (SSTT) e em LEE 4 são codificadas as proteínas secretadas EspA,B e D. Em EHEC O157:H7 são descritos muitos fatores de virulência, codificados em ilhas de patogenicidade, no cromossomo e no megaplasmídio pO157. Bovinos são o principal reservatório deste patógeno e alimentos de origem bovina e produtos contaminados com fezes de bovinos são causadores de surtos epidêmicos. Em nosso país EHEC O157:H7 é isolada do reservatório animal mas é muito rara a sua ocorrência em doença humana. Notamos que nas cepas bovinas predomina Stx2c, enquanto nas cepas humanas predomina o perfil toxigenico Stx2/Stx2c. Quanto a interação com enterocitos humanos cultivados in vitro (linhagem Caco-2), verificamos que tanto cepas bovinas quanto humanas mostram idêntica capacidade de invadir e persistir no compartimento intracelular das células Caco-2. No entanto, em comparação com as cepas humanas, as cepas bovinas mostram uma reduzida capacidade de produzir lesões A/E. Empregamos qPCR para aferir a transcrição de três diferentes locus (eae, espA e tir) situados nos operons LEE4 e LEE5 de cepas bovinas e humanas, durante a infecção de células Caco-2. Verificamos diferenças na expressão dos genes, especialmente espA, entre cepas bovinas e humanas com maior expressão para estas ultimas, em linha com os achados dos testes FAS. Através de clonagem e expressão de proteínas recombinantes, purificamos as proteínas Eae, EspA e Tir e obtivemos anticorpos específicos, empregados para acompanhar a sua expressão ao longo da infecção de células Caco-2, por imunofluorescencia. Verificamos que as três proteínas são detectadas tanto em cepas bovinas quanto humanas, mas nestas ultimas, a marcação é precoce e torna-se mais intensa com o avanço da infecção. Nossos resultados indicam que cepas EHEC O157:H7 isoladas do reservatório bovino em nosso país apresentam diferenças importantes em relação ao perfil toxigenico e a capacidade de indução de lesões A/E, características apontadas na literatura como relevantes para a virulência do micro-organismo. Por outro lado, nossos achados quanto a capacidade de invadir e multiplicar-se no interior de enterócitos pode explicar a persistência do patógeno no reservatório animal e a sua capacidade de transmissão horizontal.