Kinetics of growth of Leishmania (Leishmania) chagasi cycle in McCoy cell culture

The kinetics of growth of Leishmania performed in vitro after internalization of the promastigote form in the cell and the occurrence of the transformation of the parasite into the amastigote form have been described by several authors. They used explants of macrophages in hamster spleen cell culture or in a human macrophage lineage cell, the U937. Using microscopy, the description of morphologic inter-relationship and the analysis of the production of specific molecules, it has been possible to define some of the peculiarities of the biology of the parasite. The present study shows the growth cycle of Leishmania chagasi during the observation of kinetic analysis undertaken with a McCoy cell lineage that lasted for a period of 144 hours. During the process, the morphologic transformation was revealed by indirect immunofluorescence (IF) and the molecules liberated in the extra cellular medium were observed by SDS-PAGE at 24-hour intervals during the whole 144-hour period. It was observed that in the first 72 hours the promastigote form of L. chagasi adhered to the cell membranes and assumed a rounded (amastigote-like) form. At 96 hours the infected cells showed morphologic alterations; at 120 hours the cells had liberated soluble fluorescent antigens into the extra cellular medium. At 144 hours, new elongated forms of the parasites, similar to promastigotes, were observed. In the SDS-PAGE, specific molecular weight proteins were observed at each point of the kinetic analysis showing that the McCoy cell imitates the macrophage and may be considered a useful model for the study of the infection of the Leishmania/cell binomial.

Methylene blue vital staining for Trypanosoma cruzi trypomastigotes and epimastigotes

The morphological identification of Trypanosoma cruzi is currently considered to have a high specificity, but its sensitivity, which depends on the volume of the sample examined, is rather low. Trypanosome developmental stages suspended in blood, reduviid feces, and culture media are routinely searched for by means of fresh film examination (about 2 µL). High speed centrifugation of blood samples separates the buffy coat, where most trypomastigotes concentrate. As the parasites are transparent and colorless, their detection is mostly dependent on their motility. The fluorescent vital stain acridine orange has been used to enhance image contrast, as exemplified by the QBC (Quantitative Buffy Coat) technique. Staining blood, buffy coat, reduviid feces, and culture media samples with methylene blue (also a vital dye) is a means of producing sharp, well contrasted images of motile or non-motile T. cruzi developmental stages, only standard laboratory microscopes being required. Slides previously coated with a thin layer of methylene blue are used to stain fresh blood films. Photomicrographs exemplify the results of methylene blue staining applied to living and fixed parasites.

Quantification and viability analyses of Pseudokirchneriella subcapitata algal cells using image-based cytometry

This work aims to evaluate the feasibility of using image-based cytometry (IBC) in the analysis of algal cell quantification and viability, using Pseudokirchneriella subcapitata as a cell model. Cell concentration was determined by IBC to be in a linear range between 1 × 105 and 8 × 106 cells mL−1. Algal viability was defined on the basis that the intact membrane of viable cells excludes the SYTOX Green (SG) probe. The disruption of membrane integrity represents irreversible damage and consequently results in cell death. Using IBC, we were able to successfully discriminate between live (SG-negative cells) and dead algal cells (heat-treated at 65 °C for 60 min; SG-positive cells). The observed viability of algal populations containing different proportions of killed cells was well correlated (R 2 = 0.994) with the theoretical viability. The validation of the use of this technology was carried out by exposing algal cells of P. subcapitata to a copper stress test for 96 h. IBC allowed us to follow the evolution of cell concentration and the viability of copper-exposed algal populations. This technology overcomes several main drawbacks usually associated with microscopy counting, such as labour-intensive experiments, tedious work and lack of the representativeness of the cell counting. In conclusion, IBC allowed a fast and automated determination of the total number of algal cells and allowed us to analyse viability. This technology can provide a useful tool for a wide variety of fields that utilise microalgae, such as the aquatic toxicology and biotechnology fields.

Use of a fluorescence-based approach to assess short-term responses of the alga Pseudokirchneriella subcapitata to metal stress

This work explores the use of fluorescent probes to evaluate the responses of the green alga Pseudokirchneriella subcapitata to the action of three nominal concentrations of Cd(II), Cr(VI), Cu(II) and Zn(II) for a short time (6 h). The toxic effect of the metals on algal cells was monitored using the fluorochromes SYTOX Green (SG, membrane integrity), fluorescein diacetate (FDA, esterase activity) and rhodamine 123 (Rh123, mitochondrial membrane potential). The impact of metals on chlorophyll a (Chl a) autofluorescence was also evaluated. Esterase activity was the most sensitive parameter. At the concentrations studied, all metals induced the loss of esterase activity. SG could be used to effectively detect the loss of membrane integrity in algal cells exposed to 0.32 or 1.3 μmol L−1 Cu(II). Rh123 revealed a decrease in the mitochondrial membrane potential of algal cells exposed to 0.32 and 1.3 μmol L−1 Cu(II), indicating that mitochondrial activity was compromised. Chl a autofluorescence was also affected by the presence of Cr(VI) and Cu(II), suggesting perturbation of photosynthesis. In conclusion, the fluorescence-based approach was useful for detecting the disturbance of specific cellular characteristics. Fluorescent probes are a useful diagnostic tool for the assessment of the impact of toxicants on specific targets of P. subcapitata algal cells.

Canine visceral leishmaniasis: study of methods for the detection of IgG in serum and eluate samples

The Brazilian Ministry of Health recommends the culling and euthanasia of dogs with a positive serological test for canine visceral leishmaniasis (CVL). In the Municipality of Rio de Janeiro, the technique used for the diagnosis of CVL is the indirect fluorescent antibody test (IFAT), using blood samples eluted on filter paper (eluate). A dog survey was conducted over a period of one year in the region of Carapiá, in order to evaluate the diagnosis of CVL in this region. All animals underwent clinical examination, and blood samples (serum and eluate) were collected for analysis by enzyme immunoassay (ELISA) and IFAT. A skin biopsy was obtained for parasitological examination (culture). A total of 305 animals were studied and Leishmania chagasi was isolated from nine animals. Sensitivity and specificity were 100% and 96.6% for ELISA, respectively, 100% and 65.5% for IFAT (cut-off at a 1:40 dilution), 100% and 83.4% for IFAT (cut-off at a 1:80 dilution), and 22.2% and 97.0% for eluate IFAT. In conclusion, ELISA was the best tool for the diagnosis of CVL among the serological techniques tested. The present results suggest the need for a better evaluation of filter paper IFAT as the only diagnostic method for CVL in the Municipality of Rio de Janeiro.

In vitro antimalarial activity and cytotoxicity of some selected cuban medicinal plants

Terrestrial plants have been demonstrated to be sources of antimalarial compounds. In Cuba, little is known about antimalarial potentials of plant species used as medicinals. For that reason, we evaluated the antimalarial activity of 14 plant species used in Cuba as antimalarial, antipyretic and/or antiparasitic. Hydroalcoholic extracts were prepared and tested in vitro for the antimalarial activity against Plasmodium falciparum Ghana strain and over human cell line MRC-5 to determine cytotoxicity. Parasite multiplication was determined microscopically by the direct count of Giemsa stained parasites. A colorimetric assay was used to quantify cytotoxicity. Nine extracts showed IC50 values lower than 100 µg/mL against P. falciparum, four extracts were classified as marginally active (SI < 4), one as partially active (Parthenium hysterophorus) exhibiting SI equal to 6.2 and two extracts as active (Bambusa vulgaris and Punica granatum), showing SI > 10. B. vulgaris showed the most potent and specific antiplasmodial action (IC50 = 4.7 µg/mL, SI = 28.9). Phytochemical characterization of active extracts confirmed the presence of triterpenoids in B. vulgaris and polar compounds with phenol free groups and fluorescent metabolites in both extracts as major phytocompounds, by thin layer chromatography. In conclusion, antimalarial use of B. vulgaris and P. hysterophorus was validated. B. vulgaris and P. granatum extracts were selected for follow-up because of their strong antimalarial activity.

Characterization of rabies virus isolated from a colony of Eptesicus furinalis bats in Brazil

Some bat species have adapted to the expanding human population by acquiring the ability to roost in urban buildings, increasing the exposure risk for people and domestic animals, and consequently, the likelihood of transmitting rabies. Three dead bats were found in the yard of a house in an urban area of Jundiaí city in the state of São Paulo in southeast Brazil. Two of the three bats tested positive for rabies, using Fluorescent Antibody and Mouse Inoculation techniques. A large colony of Eptesicus furinalis was found in the house's attic, and of the 119 bats captured, four more tested positive for rabies. The objectives of this study were to report the rabies diagnosis, characterize the isolated virus antigenically and genetically, and study the epidemiology of the colony.

Estudo electroquímico de compostos naturais e semicondutores com possível utilização em células foto voltaicas

As células foto voltaicas orgânicas ou células de Gräetzel (depois do seu descobridor) são aparelhos para a colecta de energia solar que utilizam um semicondutor inorgânico e uma molécula orgânica. Dita molécula orgânica é capaz de excitar-se na presença de radiação electromagnética e ceder esta energia através da doação de electrões a este semicondutor. Embora estas estruturas e o seu processo de fabrico sejam relativamente pouco onerosas, o aproveitamento da energia solar é ainda muito baixo. Para além desta deficiência, os corantes sintéticos sofrem de “bleaching” ou então são reduzidos ou oxidados facilmente quando não conseguem transferir a energia que foi absorvida ou quando é difícil voltar ao estado original por dificuldades no completamento de circulação de electrões. Neste trabalho pretende-se então estudar o comportamento de moléculas e misturas complexas de moléculas com capacidade para serem excitadas pela luz solar. Como a dita xcitação promove a transferência de um electrão, este processo será seguido pela técnica de Voltametria cíclica. Como substâncias absorventes de luz utilizaremos compostos naturais (principalmente flavonóides) puros, ou então na forma de complexos naturais extraídos de algumas plantas. Estas misturas de corantes serão extractos aquosos (infusões) de casca de laranja e limão assim como extractos de folhas de cerejeira, com o objectivo de proporcionar lternativas aos flavonóides utilizados neste estudo. A caracterização voltamétrica desta célula é feita em diferentes formas de iluminação. Sobre a célula assim formada faz-se incidir rimeiro luz de lâmpadas fluorescentes, depois luz ultra violeta e por fim sem qualquer tipo de luz incidente. Na base do fabrico da variante mais clássica destas células está o semicondutor óxido de itânio (TiO2), por ser uma substância muito comum e barata e com propriedades semicondutoras notáveis. Uma forma comum de melhorar a eficiência deste material é introduzir dopantes com o intuito de melhorar a eficiência do processo de transferência electrónica. Um segundo objectivo deste trabalho é o estudo de sistemas semicondutor/molécula foto activa. Semicondutores como ZnO, TiO2 e TiO2 dopado serão então estudados. O gels de TiO2 ou o TiO2 dopado serão depositados sobre lâminas de vidro comum, nas quais foi anteriormente depositado uma película de alumínio que serve de condutor (eléctrodo egativo). Uma outra variante será a utilização de óxido de zinco, um semicondutor de baixo custo que por sua vez vai ser depositado em lâminas de alumínio comercial. A nossa célula foto electroquímica será então formada por moléculas de corante, uma lâmina e um semicondutor (que funcionará como eléctrodo de trabalho), com ou sem electrólito/catalizador (solução de iodo/iodeto), e eléctrodos de referência de Ag/AgCl, e outro auxiliar de grafite. Um outro objectivo é fazer um pequeno estudo sobre influencia do catalisador I2/etilenodiamina no comportamento electroquímico da célula, de forma a poder utilizar o solvente (etilenodiamina) com menor volatilidade do que a água, que é empregada no par I2/I3.m A importância deste facto prende-se com a limitada vida destas células quando o electrólito/solvente é evaporado pelas altas temperaturas da radiação incidente.

Uveíte, Sífilis e SIDA

Os autores apresentam o caso clínico de um homem de 55 anos com antecedentes de sífilis primária na juventude e quatro reinfecções posteriores, a última das quais há dois anos, adequadamente tratada e com remissão do quadro. Observado em consulta externa de Oftalmologia, por olho vermelho, foi-lhe diagnosticada pan-uveíte, com íris de características sifilíticas (roséola sifilítica). Na sua avaliação laboratorial salientaram-se: Venereal Disease Research Laboratory (VDRL) positivo, Fluorescent Treponemal Antibody Absorbed Test (FTA-ABS) positivo, Vírus da Imunodeficiência Humana (VIH-1) positivo. Internado no Serviço de Medicina, foi submetido a punção lombar, tendo a análise do liquor revelado pleocitose, proteinorraquia aumentada, VDRL negativo, Treponema Pallidum Hemagglutination Assay (TPHA) positivo e FTA/ABS positivo, aspectos estes compatíveis com envolvimento sifilítico do SNC. O diagnóstico de neurosífilis assintomática nos doentes duplamente infectados é difícil e complexo, pois fundamenta-se em testes serológicos que não obedecem ao padrão habitual. A terapêutica é controversa, devido à recorrência dos quadros neurológicos após terapêuticas consideradas adequadas, sendo recomendada vigilância apertada destes doentes.

Quantum dots: synthesis, functionalization and bioconjugation for biological applications

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering Sciences and Technology

Comparison of different techniques for mouse transgenesis

RESUMO: O uso de ratinhos transgénicos em neurociências aumentou consideravelmente nos últimos anos devido ao crescente interesse em compreender o cérebro e a necessidade de solucionar situações clínicas do foro neurológico e psiquiátrico. Para esse efeito, diferentes métodos de produção de animais transgénicos têm sido testados. O objectivo desta tese foi comparar métodos de integração aleatória de um transgene no genoma de ratinhos em termos de eficiência, estabilidade da integração do transgene, número de animais e de horas de trabalho necessárias para cada método. Assim, foi comparado o método mais utilizado - microinjecção pronuclear (PNMI) - com duas outras técnicas cujo desempenho foi considerado promissor – a transferência génica através dos testículos por electroporação e transfecção por lentivírus in vivo. As três técnicas foram realizadas usando um gene repórter sob o controlo de um promotor constitutivo, e depois reproduzidas usando um gene de interesse de modo a permitir obtenção de um animal capaz de ser usado em experimentação laboratorial. O transgene de interesse utilizado codifica uma proteína de fusão correspondendo a uma variante da rodopsina (channelrhodopsin) fundida à proteína enhanced yellow fluorescente protein ((EYFP) resultando num produto designado ChR2-EYFP. Este animal transgénico apresentaria expressão deste canal iónico apenas em células dopaminergicas, o que, com manipulação optogenética, tornaria possivel a activação especifica deste grupo de neurónios e, simultaneamente, a observação do impacto desta manipulação no comportamento num animal em livre movimento. Estas ferramentas são importantes na investigação básica em neurociências pois ajudam a esclarecer o papel de grupos específicos de neurónios e compreender doenças como a doença de Parkinson ou a esquizofrenia onde a função de certos tipos de neurónios de encontra alterada. Quando comparados os três métodos realizados verifica-se que usando um gene repórter PMNI resulta em 31,3% de, a de animais transgénicos obtidos, a electroporação de testículos em 0% e a injecção de lentivírus em 0%. Quando usado o gene de interesse, os resultados obtidos são, respectivamente, 18,8%, 63,9% e 0%.--------------ABSTRACT: The use of transgenic mice is increasing in all fields of research, particularly in neuroscience, due to the widespread need of animal models to solve neurological and psychiatric medical conditions. Different methodologies have been tested in the last decades in order to produce such transgenic animals. The ultimate goal of this thesis is to compare different methods of random integration of a transgene in the genome of mice in terms of efficiency, stability of the transgene integration, number of animals required and the labour intensity of each technique. We compared the most used method – pronuclear microinjection (PNMI) – with two other promising techniques – Testis Mediated Gene Transfer (TMGT) by electroporation and in vivo lentiviral transfection. The three techniques were performed using a reporter gene – green fluorescent protein (GFP), whose transcription was driven by the constitutive cytomegalovirus (CMV) promoter. These three techniques were later reproduced using the tyrosine hydroxylase promoter (TH) and the neuronal manipulator, channelrhodopsin-2 fused to the enhanced yellow fluorescent reporter protein (ChR2-EYFP). The transgenic animal we sough to produce would express the light driven channel only in dopaminergic cells, making possible to specifically activate this group of neurons, while simultaneously observe the behaviour in a freely moving animal. This is a very important tool in basic neuroscience research since it helps to clarify the role of specific groups of neurons, map circuits in the brain, and consequently understand neurological diseases such as Parkinson’s disease or schizophrenia, where the function of certain types of neurons is affected. When comparing the three methods, it was verified that using a reporter gene PNMI resulted in 31.3% of transgenic mice obtained, testis electroporation in 0% and lentiviral injection in 0%. When using the gene of interest, the results obtained were, respectively, 18.8%, 63.9% and 0%.

A parasitological and serological malária survey in Amazonas, 1971

Thick blood films and malaria indirect fluorescent antibody test (P. falciparum and P. vivax) were done in four different regions in Amazonas. There was a very low prevalence of parasites anã the antibody rates suggest a small amount of transmission and that P. vivax was the predominant parasite. The calculation of probability of being infected per year was about 8% in Tefé. Coari, Colonia Fernanão Costa and Labrea and 0.8% in Anori.

Human mucocutaneous leishmaniasis in Três Braços, Bahia - Brazil: an area of Leishmania braziliensis braziliensis transmission. II. Cutaneous disease. Presentation and evolution

The clinical records of 182 patients with cutaneous leishmaniasis probably due to Leishmania braziliensis braziliensis are analysed. 68% had a single lesion which was usually an ulceron the lower anterior tibial third. Many had short histories of one to two months and all age groups were represented 13% had closed lesions of a verrucose or plaque like nature. Evolution of these skin lesions after treatment was related to the regularity of antimony therapy. Although healing usually occurred in three months, the time to scarring after commencing treatment was variable and related to the size ofthe lesion (p < 0.01). Usually if sufficient antimony treatment was given the lesion closed. Seven of the ten patients with initially negative leishmanin skin tests converted to positive after treatment. A significant decline of indirect fluorescent antibody titres occurred in patients followed, during and after therapy.

Contribuição para o estudo de infecção por Treponema pallidum subespécie pallidum: resposta serológica, diagnóstico molecular e genotipagem

A sífilis é uma doença sexualmente transmitida, reconhecida como tal desde o século XVI, cujo agente etiológico é Treponema pallidum subespécie pallidum, para o qual não existe meio de cultura artificial. Sendo uma infecção com inúmeras manifestações clínicas, incluindo a fase de latência e não havendo uma técnica que possa ser um verdadeiro teste padrão, o seu diagnóstico clínico e laboratorial afigura-se muitas vezes difícil. Nesta tese foram avaliados vários testes Venereal Disease Research Laboratory (VDRL), Rapid Plasma Reagin Test (RPR), Treponema pallidum Hemaglutination Antibody (TPHA), Fluorescent Treponemal Antibody Absortion (FTA-Abs), Passive Particle Agglutination Test (TP.PA), teste imunoenzimática (SYPHILIS-EIA) e Western-blot para a pesquisa de anticorpos anti-Treponema pallidum e técnicas de biologia molecular reacção em cadeia da polimerase (PCR) para o diagnóstico da sífilis nos seus diferentes estádios, incluindo neurossífilis. Experimentaram-se várias sequências iniciadoras (47-F/47-R, polA-F/polA-R-(PE), KO3A/KO4 e polA-F/polA-R) para amplificação de fragmentos dos genes da lipoproteína de 47kDa e do ADN polimerase I, e diferentes tipos de amostras: exsudado de úlceras genitais e de lesões cutâneas de secundarismo, exsudado de biopsias do lóbulo da orelha, sangue total, plasma, soro e liquor. Foram também optimizadas técnicas de PCR para a genotipagem de Treponema pallidum (amplificação de um fragmento do gene tpr e do gene arp) as quais foram aplicadas em algumas amostras incluídas neste estudo. Com a técnica de RPR obtiveram-se resultados idênticos ao VDRL no sangue e no liquor, pelo que parece que ambas as técnicas podem ser indiscriminadamente utilizadas nos dois tipos de produtos. Com os testes treponémicos obtiveram-se também, resultados semelhantes no liquor e no sangue. No entanto, as diferenças encontradas indicam que: a) o FTA-Abs, o Western-blot e o TP.PA devem ser os testes a utilizar nas fases precoces da infecção; b) o teste EIA parece indicado no caso de um grande número de amostras; c) o TP.PA e o TPHA podem ser utilizados na rotina laboratorial e, o primeiro eventualmente, também, na monitorização da terapêutica; d) o FTA-Abs e o Western-blot são os testes treponémicos que, de preferência devem ser utilizados no diagnóstico de neurossífilis embora os resultados do TP.PA se comparem aos do TPHA, no caso da infecção do sistema nervoso central por Treponema pallidum. A co-infecção com o VIH parece, ter efeito apenas, na reactividade dos testes não treponémicos, ocasionando falsa reactividade, independentemente da existência simultânea de toxicodependência. Em relação à técnica de PCR para o diagnóstico de sífilis, e para as várias sequências iniciadoras experimentadas os melhores resultados obtiveram-se com o par KO3A/KO4. A sensibilidade da técnica de PCR e de genotipagem nas amostras das úlceras genitais e das lesões cutâneas de sífilis secundária foi de 100%, o mesmo não acontecendo quando as técnicas se aplicaram à identificação de Treponema pallidum no sangue e no liquor, pelo que a técnica de PCR aplicada a este tipo de amostras necessita de ser aperfeiçoada. No entanto o exsudado de biopsia do lóbulo da orelha, seguida do plasma são os produtos, em que mais vezes, se identificou ADN de Treponema pallidum. O genótipo de Treponema pallidum subespécie pallidum mais frequentemente encontrado foi o 14c, sendo que o genótipo 10a foi pela primeira vez identificado no presente estudo.

Cancer theranostics: multifunctional gold nanoparticles for diagnostics and therapy

Doctorate in Biology, Specialty in Biotechnology