Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por Pseudomonas aeruginosa em crianças com Fibrose Cística

A Fibrose Cística (FC) é uma doença letal, de caráter autossômico recessivo, que acomete populações de diferentes etnias. A doença caracteriza-se pelo comprometimento sistêmico das glândulas exócrinas e, na maioria dos pacientes, a doença pulmonar acaba tornando-se a patologia predominante. A infecção por P. aeruginosa é a principal causa de mortalidade dos pacientes com FC. O Sistema de Secreção Tipo III da bactéria é expresso na fase aguda da doença e é responsável por injetar proteínas citotóxicas no interior da célula eucariótica. Há um grande interesse em se investigar a resposta de anticorpos anti P. aeruginosa em pacientes com FC a fim de diagnosticar a colonização e ou infecção pulmonar antes da cultura, permitindo a antibioticoterapia preventiva, a fim de se evitar a infecção pulmonar crônica. Nesta tese, investigamos a resposta de anticorpos (IgG+IgM+IgA) contra as proteínas do SSTT de P. aeruginosa, através do Western-Blot. Participaram do estudo 51 pacientes com FC, de 1.1 a 16.8 anos acompanhados no Departamento de Pneumologia do Instituto Fernandes Figueira - FioCruz, durante um período aproximado de 2 anos. De cada paciente foram coletadas de 1 a 4 amostras de sangue, com intervalo médio de 6 meses entre as coletas. O grupo controle negativo consistiu de 28 indivíduos não fibrocísticos, de 2 a 17 anos, atendidos no Hospital Universitário Pedro Ernesto - HUPE UERJ. As proteínas do SSTT foram extraídas das cepas PAO1 e PAOΔExsA (regulador da expressão do SSTT) de P. aeruginosa. Controles positivos e negativos foram utilizados em todas as reações. Para a identificação das proteínas do SSTT na reação utilizou-se antisoro de camundongos imunizados com a proteína recombinante PcrV. Doze (75%) dos 16 pacientes fibrocísticos considerados não infectados por P. aeruginosa tiveram a primeira sorologia positiva para PopB e 15 (93,75%) para ExoS/ExoT, indicando a colonização ou infecção por P. aeruginosa. Aproximadamente 25% e 35,7% dos soros do grupo controle mostraram reatividade fraca com PopB ou ExoS/ExoT, respectivamente. O tempo decorrido entre a primeira sorologia positiva e o primeiro isolamento de P. aeruginosa nestes pacientes variou de 18 a 30 meses. Concluindo, é possível fazer o diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por P. aeruginosa antes do isolamento da bactéria pela cultura.

Características microbiológicas e clínicas das infecções por Acinetobacter spp. e Pseudomonas aeruginosa em Unidade de Terapia Intensiva Cardíaca de um Hospital Universitário do Rio de Janeiro

As infecções em cirurgia cardíaca ainda apresentam um cenário importante nas infecções associadas à assistência a saúde (IAAS), favorecendo ao paciente à aquisição de infecções por micro-organimos multirreristentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar o perfil de resistência a antimicrobianos, verificar a presença de genes que codificam as enzimas dos tipos oxacilinases e metalo-beta-lactamases e descrever as características demográficas e clínicas dos pacientes colonziados/infectados por Acinetobacter spp. e P.aeruginosa internados no Centro de Terapia Intensiva Cardíaca do HUPE no período de 2005 a 2010. A maioria das 46 amostras de Acinetobacter spp e das 35 de P.aeruginosa foram de origem respiratória seguido de sangue. A maioria das amostras de A. baumannii apresentou altos percentuais de resistência a: ceftazidina, cefepime, piperacilina-sulbactam, ciprofloxacin, ceftriaxona e CIM ≥32 μg/mL para os carbapenêmicos. Uma amostra foi resistente a Polimixina B. O gene blaOXA-23 foi detectado em 65% das amostras e uma amostra apresentou o gene blaOXA-24. Não foram detectados os genes blaOXA-58-like e blaOXA-143. Para P. aeruginosa os percentuais de resistência para todos os antimicrobianos foram inferiores a 32%. Quatro amostras apresentaram resistência intermediária a polimixina B e nenhum gene de resistência foi detectado. Os prontuários dos pacientes foram analisados a fim de associar as características clínicas com os processos infecciosos identificados e seu desfecho clínico. Na análise por tipo de micro-organismo associado ao processo infeccioso à idade acima de 70 anos, DM e uso da ventilação mecânica por tempo prolongado foi maior no grupo dos pacientes que apresentaram infecção por P.aeruginosa. O IAM, a ICC em internações anteriores e suas complicações (choque cardiogênico e arritmia) tiveram impacto na mortalidade na série de pacientes (p<0,05). A insuficiência renal entre todas as comorbidades foi à única que teve associação com a mortalidade (OR= 8,3). Não houve associação entre a mortalidade e o micro-organismo que causou a infecção (Acinetobacter spp. p=0,3 e P.aeruginosa p=0,2) ou a resistência a carbapenêmicos (p=0,5). Foram observados dois casos de mediastinte por Acinetobacter spp. e dois por P. aeruginosa sendo um achado inédito no Brasil até o momento.

Ativação do estresse oxidativo e da resposta antioxidante por ExoU de Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citosol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. No presente trabalho, o efeito de ExoU na ativação do estresse oxidativo e da resposta antioxidante foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU), com a mutante deletada no gene exoU, PA103∆exoU, ou com a mutante complementada com exoU sem atividade tipo fosfolipase A2, PA103∆UT/S142A. Análises das dosagens de hidroperóxidos lipídicos e isoprostanos, considerados marcadores de estresse oxidativo, revelaram que ExoU promoveu um aumento em suas concentrações. Foi observado, também, que ExoU estimulou a produção de espécies reativas de oxigênio, óxido nítrico e peroxinitrito nas células infectadas, assim como a expressão de iNOS e eNOS, mas não de nNOS. Além disso, ExoU foi responsável pelo aumento da atividade de SOD1 e pela redução dos níveis de GSH, mas não afetou a atividade da catalase ou de NQO1. No modelo in vivo, a dosagem de malondialdeído, um subproduto da lipoperoxidação de membranas, evidenciou uma maior produção deste composto no pulmão de camundongos infectados pela cepa produtora de ExoU, em comparação ao pulmão de camundongos infectados pela cepa mutante. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa a produção de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, levando à peroxidação lipídica e modulando o sistema de defesa antioxidante

Efeito do Sistema de Secreção do Tipo VI de Pseudomonas aeruginosa em modelo murino de pneumonia aguda

O Sistema de Secreção do Tipo VI (SST6), o mais recente maquinário de secreção descrito em bactérias Gram-negativas, é amplamente distribuído entre as diversas espécies deste grupo de microrganismos. Esse aparato de secreção é capaz de injetar efetores proteicos em células alvo, eucarióticas e procarióticas. Estudos sobre o papel do SST6 na virulência microbiana revelaram que este sistema secretório participa ativamente do estabelecimento de infecções, contribuindo para a sobrevivência das bactérias no interior de fagócitos. O genoma da cepa PAO1 de Pseudomonas aeruginosa apresenta três loci que codificam aparatos de SST6, denominados de H1-SST6, H2-SST6 e H3-SST6, Porém, pouco se sabe sobre a participação do SST6 na patogênese de infecções por P. aeruginosa. Assim, o presente estudo investigou o papel de H1-SST6, H2-SST6 e H3-SST6 durante a infecção pulmonar aguda de camundongos. Para isso, camundongos C57/BL6 foram infectados com diferentes doses de bactérias da cepa selvagem PAO1 ou das cepas mutantes PAO1∆H1, PAO1∆H2, PAO1∆H3 ou PAO1∆H1∆H2∆H3. Após 24 horas, os lavados broncoalveolares (LBAs) de animais controle e infectados foram recuperados para a contagem de leucócitos totais e polimorfonucleares e para a quantificação, por ELISA, da quimiocina para neutrófilos, KC, e das citocinas pró-inflamatórias IL-1β e TNF-α. Em outros experimentos, os pulmões, fígados, baços e rins dos animais foram macerados para a pesquisa da carga bacteriana e da disseminação sistêmica das bactérias. A citotoxicidade do SST6 foi determinada, in vitro, em neutrófilos humanos, pela marcação com iodeto de propídeo (PI) e anexina-V seguida da análise em citometria de fluxo. Os resultados mostraram que a inativação dos três SST6 reduziu significativamente a concentração de neutrófilos nos LBAs quando os animais foram infectados com 10⁷ Unidades Formadoras de Colônias de P. aeruginosa. Nesta dose, foi observado que as medianas do número de bactérias detectadas nos animais infectados com as mutantes no SST6 foram menores do que as detectadas nos animais infectados com a cepa parental PAO1. As mutações no SST6 não afetaram a disseminação sistêmica da bactéria. A pesquisa da secreção de citocinas pró-inflamatórias mostrou que, embora tenha sido observada uma redução nas medianas das concentrações de TNF-α nos LBAs de camundongos infectados com a cepa PAO1∆H1∆H2∆H3, em relação aos LBAs de camundongos infectados com a cepa parental, essa diferença não foi significativa. Como a pesquisa de IL-1β e KC não contribuiu para a elucidação dos mecanismos envolvidos na redução da concentração de neutrófilos nos LBAs dos camundongos infectados pela cepa tripla mutante, foi pesquisado o possível efeito do SST6 na morte de neutrófilos humanos. Os resultados mostraram que não houve diferenças significativas quando as diferentes amostras de células infectadas foram comparedas entre si. Em conclusão, os resultados do presente estudo mostraram que o SST6 pode interferir na resposta de neutrófilos durante a pneumonia aguda, mas estudos adicionais são necessários para determinar o papel deste mecanismo de secreção na patogênese de P. aeruginosa.

ExoU, uma proteína do sistema de secreção do tipo III de Pseudomonas aeruginosa, induz a secreção de eicosanóides por células epiteliais respiratórias. Papel dos corpúsculos lipídicos neste processo

Para pesquisar o papel de ExoU no desencadeamento de resposta inflamatória nas vias aéreas, células epiteliais respiratórias humanas (CERs) da linhagem BEAS-2B foram tratadas com AA radiomarcado e infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa, que secreta ExoU, e com os mutantes PA103exoU (com deleção do gene exoU), PA103ΔUT/exoU (com deleção de exoU e complementação com o gene funcional) e PA103UT/S142A (com deleção de exoU e complementação com gene com mutagênese sítio-específica no domínio catalítico da enzima). Após 1 hora, a liberação de AA pelas culturas infectadas com as cepas produtoras de ExoU foi significativamente superior à observada em culturas infectadas pelas cepas não-produtoras ou por células controle. O tratamento das bactérias com MAFP, um inibidor de PLA2, resultou em significativa redução na liberação de AA. Células infectadas pelas cepas PA103 e PA103ΔUT/exoU secretaram PGE2 e LTB4 em concentrações significativamente maiores que as secretadas por células infectadas pelas demais cepas ou não infectadas. O tratamento com o MAFP reduziu significativamente a secreção de PGE2. A análise, por citometria de fluxo, de células infectadas e não infectadas tratadas com anticorpo anti-COX-2 mostrou que o percentual de células infectadas por PA103 marcadas foi significativamente superior ao percentual encontrado em culturas controle. Nenhuma diferença foi observada quanto ao percentual de células marcadas em culturas infectadas por PA103ΔexoU. O tratamento das culturas com NS-398 (um inibidor seletivo de COX-2) resultou na diminuição significativa da concentração de PGE2, secretada por células infectadas com PA103, mas não por células infectadas com PA103ΔexoU ou por células controle. Corpúsculos lipídicos (CLs) são domínios citoplasmáticos ricos em COX-2 e outras enzimas responsáveis pelo metabolismo do AA, sede da produção de eicosanóides. Como células infectadas pelas cepas produtoras de ExoU liberam AA livre, formulamos a hipótese de que a maior produção de eicosanóides por estas células seria dependente da indução do aumento no número dos CLs. No entanto, a análise por citometria de fluxo de células tratadas com uma sonda lipofílica com afinidade com os CLs mostrou que o percentual de células marcadas em culturas infectadas pelas cepas produtoras de ExoU foi significativamente inferior ao percentual em culturas controle ou infectadas pelas outras 2 cepas bacterianas. O tratamento das células com MAFP inibiu significativamente a redução do percentual de células contendo CLs. A análise, por citometria de fluxo, de células controle ou infectadas tratadas simultaneamente com a sonda lipofílica e com o anticorpo anti-PGE2, mostrou, em células infectadas com PA103, a redução da mediana da intensidade de marcação com a sonda lipofílica e o aumento da mediana da intensidade de marcação com o anticorpo anti-PGE2. Nossa hipótese é que a presença de ExoU nas células infectadas com a cepa PA103 resulte no metabolismo de glicerofosfolipídios presente nos CLs levando à diminuição da afinidade dos CLs pela sonda lipofílica e à síntese local de PGE2.

Survival of antibiotic resistant Pseudomonas strains in different types of water

A study was conducted to investigate the survival of five Pseudomonas strains resistant to antibiotics in different types of water. The selected Pseudomonas strains were designated as strain P1 (CT-29), strain P2 (CT-25), strain P3 (CT-36), strain P4 (CT-20) and strain P5 (CT-27) which were only recovered from farmed fishes. Six types of water viz., distilled water, saline water, tap water, deionized water, pond water and river water were used. Among these experimental waters, river water was found to be the most suitable for long-term survival of these strains. Deionized water did not support survival of all these Pseudomonas strains. Pond water, tap water and distilled water were moderately suitable for strain P1 and strain P4. Saline water was also found to be highly suitable for long-term survival in case of the strain P3 and moderately suitable for normal survival of strain P2 and strain P5.

Pseudomonas duriflava sp nov., isolated from a desert soil

A Gram-negative, rod-shaped, non-motile, non-spore-forming bacterium, designated strain HR2(T) was isolated from a soil sample from the Talklimaken Desert in Xinjiang Province, China. Strain HR2(T) grew optimally at pH 7.0-8.0 and 30-37 degrees C in the presence of 0-1% (w/v) NaCl. An analysis of 16S rRNA gene sequences revealed that strain HR2(T) fell within the radiation of the genus Pseudomonas, the highest level of similarity being found with respect to Pseudomonas luteola IAM 13000(T) (97.5%); the levels of sequence similarity with respect to other recognized Pseudomonas species were < 96.4%. DNA-DNA hybridization showed that the genetic relatedness between strain HR2(T) and P. luteola IAM 13000(T) was 53.2%. The G + C content of the genomic DNA of strain HR2(T) was 55.2 mol%. The major fatty acids were 18: 1, summed feature 3 and 16:0. The hydroxylated fatty acids 10:0 3-OH, 12:0 3-OH and 12:0 2-OH were also present. The data obtained in this polyphasic study indicated that this isolate represents a novel species of the genus Pseudomonas, for which the name Pseudomonas duriflava sp. nov. is proposed, The type strain is HR2(T) (=KCTC 221129(T) =CGMCC 1.6858(T)).

Survey of food supplementary (Pseudomonas fluorescence) and live food (Algae and brine shrimp) on Penaeus indicus larval stages

In this study ,the effects of Pseudomonas fluorescence obtained from generator pond water of Kolahi as supplementary and four algae consisting of : Chaetoceros sp, Chlorella and Skeletonema sp and Tetraselmis sp, three types of artemia as live food larval states from zoa to postlarvae (PL4 ) Penaeus indicus were investigated. The results indicate that Pseudomonas fluorescence has positive effect on Penaeus indicits larvae growth and their living food. Effective ranges at minimum and maximum were estimated. In most cases optimum dosage was approximately determined. Optimum dosage is between 50 -150 milligrams per liter for living food and Penaeus larval More than 200 milligram per liter resulted in a negative effect on the growth and survival. Also the results indicate Uromiana artemia. Requires a higher concentration of the bacteria the imported artemia. As a conclusion it is recommended to introduce Pseudonionas fluorescence as a new medium for the growth of some mentioned algae .

有机磷农药在水生态系中生物净化机理研究---- ----4. Pseudomonas sp. CTP-01 的对硫磷水解酶诱导合成性质

Pseudomonas sp.CTP-01的对硫磷水解酶具有底物诱导合成性质。停滞生长期的细胞接触底物半小时即产生相应酶的合成,而指数生长期的细胞接触底物48小时后才发生酶的合成。甲基对硫磷及对硝基酚也具有诱导作用,可见合成对硫磷水解酶的诱导特异基团可能与对硝基酚及其苯环上的取代基有密切关系。

The interaction of recombinant Pseudomonas aeruginosa exotoxin A with DNA and mimic biomembrane investigated by surface plasmon resonance and electrochemical methods

Based on the multidomain structure of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A, a fusion protein termed rPEA has been constructed, which is expected to serve as a gene carrier in vitro. The expression and purification of rPEA are described. The basal properties of rPEA as a gene carrier are evaluated by investigating its interaction with plasmid DNA and mimic biomembrane by surface plasmon resonance (SPR) and electrochemical methods. rPEA is proved to be able to bind with plasmid DNA with high affinity. It can also interact with lipid membrane and increase permeability of the membrane, so the probe molecules can easily reach the gold surface and exhibit the electrochemical response.

Identification, Characterization, and Molecular Application of a Virulence-Associated Autotransporter from a Pathogenic Pseudomonas fluorescens Strain

A gene, pfa1, encoding an autotransporter was cloned from a pathogenic Pseudomonas fluorescens strain, TSS, isolated from diseased fish. The expression of pfa1 is enhanced during infection and is regulated by growth phase and growth conditions. Mutation of pfa1 significantly attenuates the overall bacterial virulence of TSS and impairs the abilities of TSS in biofilm production, interaction with host cells, modulation of host immune responses, and dissemination in host blood. The putative protein encoded by pfa1 is 1,242 amino acids in length and characterized by the presence of three functional domains that are typical for autotransporters. The passenger domain of PfaI contains a putative serine protease (Pap) that exhibits apparent proteolytic activity when expressed in and purified from Escherichia coli as a recombinant protein. Consistent with the important role played by PfaI in bacterial virulence, purified recombinant Pap has a profound cytotoxic effect on cultured fish cells. Enzymatic analysis showed that recombinant Pap is relatively heat stable and has an optimal temperature and pH of 50 degrees C and pH 8.0. The domains of PfaI that are essential to autotransporting activity were localized, and on the basis of this, a PfaI-based autodisplay system (named AT1) was engineered to facilitate the insertion and transport of heterologous proteins. When expressed in E. coli, AT1 was able to deliver an integrated Edwardsiella tarda immunogen (Et18) onto the surface of bacterial cells. Compared to purified recombinant Et18, Et18 displayed by E. coli via AT1 induced significantly enhanced immunoprotection.

Molecular analysis of the copper-responsive CopRSCD of a pathogenic Pseudomonas fluorescens strain

CopRS/CopABCD is one of the known systems that control copper homeostasis in bacteria. Although CopRS/CopABCD homologues are found to exist in Pseudomonas fluorescens, the potential role of this system in P. fluorescens has not been investigated. In this study a genetic cluster, consisting of copR, S, C, and D but lacking copAB, was identified in a pathogenic P. fluorescens strain (TSS) isolated from diseased fish. The copRSCD cluster was demonstrated to be required for full copper resistance and regulated at the transcription level by Cu. Expression of copCD is regulated directly by the two-component response regulator CopR, which also regulates its own expression. Interruption of the regulated expression of copR affected bacterial growth, biofilm formation, and tissue dissemination and survival. A mutant CopR, which lacks the N-terminal signal receiver domain and is constitutively active, was found to have an attenuating effect on bacterial virulence when expressed in TSS. To our knowledge, this is the first report that suggests a link between CopR and bacterial pathogenicity in P. fluorescens.

Construction of an attenuated Pseudomonas fluorescens strain and evaluation of its potential as a cross-protective vaccine

Ferric uptake regulator (Fur) is a global transcription regulator that is ubiquitous to Gram-negative bacteria and regulates diverse biological processes, including iron uptake, cellular metabolism, stress response, and production of virulence determinants. As a result, for many pathogenic bacteria, Fur plays a crucial role in the course of infection and disease development. In this study, the fur gene was cloned from a pathogenic Pseudomonas fluorescens strain, TSS, isolated from diseased Japanese flounder cultured in a local farm. TSS Fur can partially complement the defective phenotype of an Escherichia coli fur mutant. A TSS fur null mutant, TFM, was constructed. Compared to TSS, TFM exhibits reduced growth ability, aberrant production of outer membrane proteins, decreased resistance against host serum bactericidal activity, impaired ability to disseminate in host blood and tissues, and drastic attenuation in overall bacterial virulence in a Japanese flounder infection model. When used as a live vaccine administered via the injection, immersion, and oral routes, TFM affords high levels of protection upon Japanese flounder against not only P.fluorescens infection but also Aeromonas hydrophila infection. Furthermore, a plasmid, pJAQ, was constructed, which expresses the coding element of the Vibrio harveyi antigen AgaV-DegQ. TFM harboring pJAQ can secret AgaV-DegQ into the extracellular milieu. Vaccination of Japanese flounder with live TFM/pJAQ elicited strong immunoprotection against both V. harveyi and A. hydrophila infections. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.