Multidrug resistance genes, including blaKPC and blaCTX-M-2, among Klebsiella pneumoniae isolated in Recife, Brazil

INTRODUCTION: The prevalence of cephalosporins and carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strains is rising in Brazil, with potential serious consequences in terms of patients' outcomes and general care. METHODS: This study characterized 24 clinical isolates of K. pneumoniae from two hospitals in Recife, Brazil, through the antimicrobial susceptibility profile, analyses of β-lactamase genes (blaTEM, blaSHV,blaCTX-MblaKPC, blaVIM, blaIMP, and blaSPM), plasmidial profile and ERIC-PCR (Enterobacterial repetitive intergenic consensus-polymerase chain reaction). RESULTS: ERIC-PCR and plasmidial analysis grouped the isolates in 17 and 19 patterns, respectively. Six isolates from one hospital presented the same pattern by ERIC-PCR, indicating clonal dissemination. All isolates presented blaSHV, 62.5% presented blaCTX-M-2, 29% blaTEM, and 41.7% blaKPC. Metallo-β-lactamase genes blaand blawere not detected. Eleven isolates were identified carrying at least 3 β-lactamase studied genes, and 2 isolates carried blaSHVblaTEM, blaCTX-M-2 and blaKPC simultaneously. CONCLUSIONS: The accumulation of resistance genes in some strains, observed in this study, imposes limitations in the therapeutic options available for the treatment of infections caused by K. pneumoniae in Recife, Brazil. These results should alert the Brazilian medical authorities to establish rigorous methods for more efficiently control the dissemination of antimicrobial resistance genes in the hospital environment.

Prevalence of enterotoxin-encoding genes and antimicrobial resistance in coagulase-negative and coagulase-positive Staphylococcus isolates from black pudding

INTRODUCTION: Staphylococcal species are pathogens that are responsible for outbreaks of foodborne diseases. The aim of this study was to investigate the prevalence of enterotoxin-genes and the antimicrobial resistance profile in staphylococcus coagulase-negative (CoNS) and coagulasepositive (CoPS) isolates from black pudding in southern Brazil. METHODS: Two hundred typical and atypical colonies from Baird-Parker agar were inoculated on mannitol salt agar. Eighty-two mannitol-positive staphylococci were submitted to conventional biochemical tests and antimicrobial susceptibility profiling. The presence of coagulase (coa) and enterotoxin (se) genes was investigated by polymerase chain reaction. RESULTS: The isolates were divided into 2 groups: 75.6% (62/82) were CoNS and 24.4% (20/82) were CoPS. The biochemical tests identified 9 species, of which Staphylococcus saprophyticus (37.8%) and Staphylococcus carnosus (15.9%) were the most prevalent. Antimicrobial susceptibility tests showed resistance phenotypes to antibiotics widely administered in humans, such as gentamicin, tetracycline, chloramphenicol, and erythromycin. The coa gene was detected in 19.5% (16/82) of the strains and 4 polymorphic DNA fragments were observed. Five CoNS isolates carrying the coa gene were submitted for 16S rRNA sequencing and 3 showed similarity with CoNS. Forty strains were positive for at least 1 enterotoxin-encoding gene, the genes most frequently detected were sea (28.6%) and seb (27.5%). CONCLUSIONS: The presence of antimicrobial resistant and enterotoxin-encoding genes in staphylococci isolates from black pudding indicated that this fermented food may represent a potential health risk, since staphylococci present in food could cause foodborne diseases or be a possible route for the transfer of antimicrobial resistance to humans.

Caraterização reológica e avaliação da resistência à fadiga de mastiques betuminosos com o reómetro de corte dinâmico

Numa mistura betuminosa, o mastique betuminoso envolve os agregados grossos e preenche os vazios do esqueleto mineral, influenciando deste modo as propriedades da mistura durante a produção (ex: trabalhabilidade) e em serviço (ex: estabilidade). O presente estudo pretende investigar e avaliar o comportamento reológico e mecânico do mastique na gama de temperaturas a que um pavimento flexível está sujeito em serviço. O comportamento mecânico é avaliado através da resistência à fadiga. Oito mastiques foram formulados com dois betumes, um puro e outro modificado com polímeros SBS, e dois fíleres para duas relações volumétricas. Os resultados experimentais foram analisados e comparados com os obtidos em outro estudo relativos à caraterização dos betumes (Pereira, 2014). Os ensaios de caraterização reológica foram realizados num reómetro rotacional, em regime oscilatório e utilizando uma geometria de pratos paralelos. As propriedades utilizadas para a caraterização reológica são o módulo complexo (

Caracterização da resistência dinâmica na soldadura por resistência por pontos de varões de aço A500EL

A soldadura por resistência por pontos (SRP) é um processo que está implementado num campo diversificado de indústrias e envolve uma vasta gama de materiais, sendo um dos processos mais usados na ligação de chapas de metais. Existe uma vasta bibliografia deste processo relativamente à sua aplicação em chapas, contudo é praticamente inexistente em relação à aplicação em varões. A indústria de redes eletrossoldadas é uma das áreas onde este processo de soldadura é empregue em varões. A SRP é um processo extremamente rápido e a sua monitorização é muito importante para estimar a qualidade da soldadura. A monitorização da resistência dinâmica é uma das formas mais fidedignas de monitorizar o processo. A parte experimental deste trabalho foi conduzida em ambiente industrial, na Codimetal Industries, SA. Neste estudo foram soldados varões de aço A500 EL com diâmetros de 6 mm e 8 mm onde se variou a intensidade da corrente e força de aperto por forma a analisar a variação da resistência dinâmica em função da força de aperto no processo de soldadura por resistência por pontos na produção de redes eletrossoldadas. Os resultados deste trabalho constituem um contributo para a consolidação do conhecimento nesta área específica, pela verificação e quantificação da importância da relação entre a resistência dinâmica e a força de aperto. Com efeito, a resistência dinâmica tende a diminuir com o aumento da força de aperto e da intensidade de corrente. Verificou-se ainda que a área deformada tende a aumentar com o aumento do número de ciclos de soldadura, com a intensidade da corrente e com a força de aperto, e que maiores deformações nos varões conduzem a menores resistências dinâmicas. O diâmetro dos varões é também um factor determinante na análise da influência dos parâmetros de soldadura por resistência por pontos na qualidade da soldadura. Finalmente concluiu-se que o comportamento das curvas de resistência dinâmica é diferente na soldadura de varões quando comparado com as das chapas.

Evolutionary dynamics of Chlamydia trachomatis genome and identification of molecular patterns of hypothetical protein coding genes

The obligate intracellular bacterium Chlamydia trachomatis is a human pathogen of major public health significance. Strains can be classified into 15 main serovars (A to L3) that preferentially cause ocular infections (A-C), genital infections (D-K) or lymphogranuloma venereum (LGV) (L1-L3), but the molecular basis behind their distinct tropism, ecological success and pathogenicity is not welldefined. Most chlamydial research demands culture in eukaryotic cell lines, but it is not known if stains become laboratory adapted. By essentially using genomics and transcriptomics, we aimed to investigate the evolutionary patterns underlying the adaptation of C. trachomatis to the different human tissues, given emphasis to the identification of molecular patterns of genes encoding hypothetical proteins, and to understand the adaptive process behind the C. trachomatis in vivo to in vitro transition. Our results highlight a positive selection-driven evolution of C. trachomatis towards nichespecific adaptation, essentially targeting host-interacting proteins, namely effectors and inclusion membrane proteins, where some of them also displayed niche-specific expression patterns. We also identified potential "ocular-specific" pseudogenes, and pointed out the major gene targets of adaptive mutations associated with LGV infections. We further observed that the in vivo-derived genetic makeup of C. trachomatis is not significantly compromised by its long-term laboratory propagation. In opposition, its introduction in vitro has the potential to affect the phenotype, likely yielding virulence attenuation. In fact, we observed a "genital-specific" rampant inactivation of the virulence gene CT135, which may impact the interpretation of data derived from studies requiring culture. Globally, the findings presented in this Ph.D. thesis contribute for the understanding of C.trachomatis adaptive evolution and provides new insights into the biological role of C. trachomatishypothetical proteins. They also launch research questions for future functional studies aiming toclarify the determinants of tissue tropism, virulence or pathogenic dissimilarities among C. trachomatisstrains.

Genes that encodes NAGT, MIF1 and MIF2 are not virulence factors for kala-azar caused by Leishmania infantum

IntroductionKala-azar is a disease resulting from infection by Leishmania donovani and Leishmania infantum. Most patients with the disease exhibit prolonged fever, wasting, anemia and hepatosplenomegaly without complications. However, some patients develop severe disease with hemorrhagic manifestations, bacterial infections, jaundice, and edema dyspnea, among other symptoms, followed by death. Among the parasite molecules that might influence the disease severity are the macrophage migration inhibitory factor-like proteins (MIF1 and MIF2) and N-acetylglucosamine-1-phosphotransferase (NAGT), which act in the first step of protein N-glycosylation. This study aimed to determine whether MIF1, MIF2 and NAGT are virulence factors for severe kala-azar.MethodsTo determine the parasite genotype in kala-azar patients from Northeastern Brazil, we sequenced the NAGT genes of L. infantum from 68 patients as well as the MIF1 and MIF2 genes from 76 different subjects with diverse clinical manifestations. After polymerase chain reaction (PCR), the fragments were sequenced, followed by polymorphism identification.ResultsThe nucleotide sequencing of the 144 amplicons revealed the absence of genetic variability of the NAGT, MIF1 and MIF2 genes between the isolates. The conservation of these genes suggests that the clinical variability of kala-azar does not depend upon these genes. Additionally, this conservation suggests that these genes may be critical for parasite survival.ConclusionsNAGT, MIF1 and MIF2 do not alter the severity of kala-azar. NAGT, MIF1 and MIF2 are highly conserved among different isolates of identical species and exhibit potential for use in phylogenetic inferences or molecular diagnosis.

Influence of a subinhibitory concentration of vancomycin on the in vitro expression of virulence-related genes in the vancomycin-resistant Enterococcus faecalis

ABSTRACTINTRODUCTION:Exposure to subinhibitory concentrations (SICs) of antimicrobials may alter the bacterial transcriptome.METHODS: Here, we evaluated the expression of nine virulence-related genes in vancomycin-resistant enterococci (VRE) urinary tract infection isolates grown at SICs of vancomycin.RESULTS:A Subinhibitory concentrations of vancomycin interferes with gene modulation, but does not affect the phenotype of a VRE strain in vitro .CONCLUSIONS:Subinhibitory concentrations of vancomycin may regulate the expression of virulence factors in vivo or contribute to the selection of vancomycin-resistant strains.

Antimicrobial resistance profiles and oxacillinase genes in carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii isolated from hospitalized patients in Santa Catarina, Brazil

Abstract: INTRODUCTION: Carbapenems are the therapy of choice for treating severe infections caused by the Acinetobacter calcoaceticus-Acinetobacter baumannii complex. We aimed to assess the prevalence and antimicrobial susceptibility profiles of producers of distinct oxacillinases among nosocomial isolates of the A. calcoaceticus-A. baumannii complex in a 249-bed general hospital located in Joinville, Southern Brazil. METHODS: Of the 139 A. baumannii clinical isolates with reduced susceptibility to carbapenems between 2010 and 2013, 118 isolates from varying anatomical sites and hospital sectors were selected for genotypic analysis. Five families of genes encoding oxacillinases, namely blaOXA-23-like, blaOXA-24-like, blaOXA-51-like, blaOXA-58-like, and blaOXA-143-like, wereinvestigated by multiplex polymerase chain reaction (PCR). RESULTS: Most (87.3%) isolates simultaneously carried the blaOXA-23-likeand blaOXA-51-likegenes, whereas three (2.5%) isolates harbored only blaOXA-51-likeones. The circulation of carbapenem-resistant isolates increased during the study period: from none in 2010, to 22 in 2011, 64 in 2012, and 53 in 2013. CONCLUSIONS: Isolates carrying the blaOXA-23-likeand blaOXA-51-likegenes were widely distributed in the hospital investigated. Because of the worsening scenario, the implementation of preventive measures and effective barriers is needed.

Análise experimental da resistência ao corte do núcleo interior de alvenarias de pano múltiplo consolidadas com injecção de grouts

A quantidade de edifícios em degradação em Portugal que necessita de reabilitação é bastante elevada. As alvenarias antigas e históricas por vezes apresentam um estado avançado de degradação por ineficiente concepção ou por falta de manutenção. Desta forma as alvenarias necessitam de acções de reforço e consolidação com o intuito de fortalecer as suas resistências a diversos tipos de carregamentos. A presente dissertação está relacionada com uma técnica de consolidação das mais utilizadas e actuais, a injecção de grouts em alvenarias. O reforço por injecção de grouts é bastante utilizado em alvenarias de pano múltiplo, onde permite uma maior coesão entre materiais, uniformidade de tensões e continuidade de panos. Os principais objectivos de consolidação de uma alvenaria através da técnica de injecção de grouts são: a ocupação de espaços vazios de forma a aumentar a sua rigidez e a sua resistência; e o restabelecimento das ligações entre panos que ao longo do tempo deixou de existir, ou seja, um comportamento monolítico quando aplicado um carregamento vertical ou horizontal como um sismo. Daí a importância da análise de resistência ao corte numa da alvenaria de pano múltiplo. O presente trabalho teve uma componente laboratorial muito extensa, onde se efectuou injecções em modelos paralelipipédicos simulando o núcleo interior de uma parede de alvenaria antiga. O grout constituído por cal hidraúlica, superplastificante e água foi injectado no molde com um dos meios porosos de um dos dois materiais, calcário ou cerâmico. Após a cura cortaram-se em fatias os provetes e analisou-se a velocidade de propagação de ultra-sons com dois tipos de trandutores (cilíndricos e cónicos). Os ensaios mecânicos utilizados foram o diagonal test e o ensaio de corte directo de modo a determinar a resistência ao corte e finalmente comparou-se os valores dos ensaios para determinação das propriedades. Ainda com o intuito de avaliar as ligações grout-partícula do meio poroso foram avaliadas algumas fotografias tiradas a partir da lupa binocular. A técnica de injecção de grouts demonstrou-se uma técnica muito interessante e eficiente na análise de corte, no entanto esta técnica apresenta melhores resultados quando é utilizada em consonância com outras técnicas.

Gold nanoprobes for assessing expression of critical genes in the infection pathway of MRSA

Staphylococcus aureus is an important opportunistic pathogen that can cause a wide variety of diseases from mild to life-threatening conditions. S. aureus can colonize many parts of the human body but the anterior nares are the primary ecological niche. Its clinical importance is due to its ability to resist almost all classes of antibiotics available together with its large number of virulence factores. MRSA (Methicillin-Resistant S. aureus) strains are particularly important in the hospital settings, being the major cause of nosocomial infections worldwide. MRSA resistance to β-lactam antibiotics involves the acquisition of the exogenous mecA gene, part of the SCCmec cassette. Fast and reliable diagnostic techniques are needed to reduce the mortality and morbidity associated with MRSA infections, through the early identification of MRSA strains. The current identification techniques are time-consuming as they usually involves culturing steps, taking up to five days to determine the antibiotic resistance profile. Several amplification-based techniques have been developed to accelerate the diagnosis. The aim of this project was to develop an even faster methodology that bypasses the DNA amplification step. Gold-nanoprobes were developed and used to detect the presence of mecA gene in S. aureus genome, associated with resistance traits, for colorimetric assays based on non-crosslinking method. Our results showed that the mecA and mecA_V2 gold-nanoprobes were sensitive enough to discriminate the presence of mecA gene in PCR products and genomic DNA (gDNA) samples for target concentrations of 10 ng/μL and 20 ng/μL, respectively. As our main objective was to avoid the amplification step, we concluded that the best strategy for the early identification of MRSA infection relies on colorimetric assays based on non-crosslinking method with gDNA samples that can be extracted directly from blood samples.

Avaliação da estabilidade de taludes em rochas de resistência elevada – um contributo

A instabilização de taludes comporta um risco elevado para as actividades humanas, causando frequentemente prejuízos económicos e/ou vítimas. Contudo, estes problemas podem ser evitados ou mitigados com o adequado conhecimento das propriedades e comportamento dos maciços que constituem aqueles taludes mediante a sua caracterização e avaliação da respectiva estabilidade. Nesta dissertação apresentam-se os estudos implementados para avaliar as condições de estabilidade de dois taludes em rochas rijas, recorrendo a métodos de estudo expeditos, empíricos e analíticos, ainda pouco divulgados em Portugal. O primeiro talude consiste numa arriba litoral de granitos/sienitos e o outro numa escavação em rochas gabróicas que confronta com um acesso a uma antiga estação ferroviária. Abrangem igualmente a usual caracterização geológica e geotécnica das condicionantes daquela estabilidade, incluindo ensaios in situ e amostragem para caracterização adicional em laboratório. Estes elementos servem de base à aplicação de classificações geomecânicas de taludes rochosos – SMR, RHRSm2 e SQI. Efectua-se uma análise cinemática com o software DipAnalyst 2.0, avaliando-se a instabilidade potencial para mecanismos de rotura por cunha e por tombamento naqueles taludes em rocha de resistência elevada. Desenvolvem-se duas abordagens cinemáticas, uma qualitativa e outra quantitativa. Na primeira consideram-se os valores representativos das atitudes médias das famílias de diaclases e avaliam-se as possibilidades de rotura inerentes; na segunda abordagem, analisam-se todas as descontinuidades e respectivas intersecções, quantificando-se a rotura relativa em termos de probabilidade de ocorrência. Com base nos valores de SMR, complementam-se os resultados desta análise com a indicação de potenciais medidas mitigadoras ou de reabilitação a aplicar nos dois casos estudados. No final tecem-se considerações sobre a aplicabilidade dos métodos utilizados nestas e noutras situações.

A influência da redistribuição de esforços na resistência ao punçoamento de lajes fungiformes

Este trabalho foi desenvolvido devido à necessidade de entender melhor a função da armadura longitudinal relativa à resistência ao punçoamento; de saber se existe redistribuição de momentos, e se esta tem um papel importante face ao punçoamento. Poucos autores estudaram este assunto, sendo que a maioria dos trabalhos realizados utilizam métodos numéricos. Nesta dissertação foram produzidos dois modelos de laje experimentais de dimensões 1,85x4,15x0,15 m3. Estes modelos diferenciam-se um do outro na sua armadura longitudinal. Um deles possui uma maior concentração de armadura superior na zona do apoio, e o outro uma maior concentração de armadura inferior a meio vão. O ensaio consiste na aplicação de uma carga vertical monotónica. A particularidade desta dissertação reside no sistema de ensaio utilizado nos modelos. Este garante as condições de fronteiras, estáticas e cinemáticas, definidas para uma laje fungiforme. Durante os ensaios recolheram-se valores de diversas grandezas, nomeadamente deslocamentos, extensões, inclinações e forças. Estes valores foram tratados e analisados de forma a obter conclusões relativas à evolução das deformações, à variação da extensão das armaduras, assim como das inclinações e momentos positivos e negativos, dos modelos testados. As cargas de rotura obtidas foram comparadas com as previstas pelo EC2, ACI 318-11 e Model Code.

The role of s-nitrosothiols and rho-kinase 1 in glucose and lipid metabolism

RESUMO: Na sociedade contemporânea a diabetes tipo 2 e a obesidade estão a aumentar exponencialmente, representando um grave problema de saúde pública. De acordo com a IDF “A diabetes e a obesidade são o principal problema de saúde pública do século XXI’. Para além destas duas patologias, a prevalência de esteatose hepática não-alcoólica (NAFLD), entre a população obesa e diabética, é de cerca de 90%. O aumento da obesidade, diabetes e NAFLD tem uma forte correlação com o aumento do consumo de gorduras e açúcares, acompanhado de um decréscimo acentuado da actividade física. A obesidade, diabetes e NAFLD tem sido escrupolosamente investigada mas as terapêuticas disponíveis continuam a ser muito limitadas. Tendo em conta o número crescente e alarmante de obesos e diabéticos o conhecimento detalhado da patofisiologia da obesidade, diabetes e NAFLD, tendo em vista a necessidade extrema de desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas, é da mais elevada urgência. O fígado é reconhecido como um orgão primordial no controlo da homeostase. No estado pós-prandial, o fígado converte a glucose em glicogénio e lípidos. Em contraste, no estado de jejum, o fígado promove a produção de glucose. Sistemas neuronais e hormonais, bem como o estado metabólico do fígado, controlam de forma muito precisa a alternância entre os diferentes substratos metabólicos, dependente do estado prandial. A insulina tem um papel central no controlo do metabolismo energético no fígado; se, por um lado, inibe a produção hepática de glucose e corpos cetónicos, por outro, promove a glicólise e a lipogénese. O metabolismo energético no fígado é também regulado por vários factores de transcrição e co-reguladores que, por sua vez, são regulados pela insulina, glucagina e outras hormonas metabólicas. Em conjunto, todos estes factores e reguladores vão controlar de forma muito estreita a gluconeogénese, a β-oxidação e a lipogénese, no fígado. Para além dos já conhecidos reguladores do metabolismo hepático, novas moléculas têm sido estudadas como tendo um papel fundamental na regulação do metabolismo energético no fígado. Qualquer desequilíbrio no metabolismo hepático vai contribuir para a insulino-resistência, NAFLD e diabetes tipo 2. O principal objectivo do trabalho de investigação aqui apresentado é o contributo para o estudo detalhado da patogénese da diabetes e obesidade, num contexto de dietas ricas em açúcares e gorduras, e com a perspectiva de explorar novas estratégias terapêuticas. Os objectivos específicos deste trabalho eram: primeiro, determinar se o tratamento com glutationo (GSH) e óxido nítrico (NO) era suficiente para melhorar a insulino-resistência associada ao elevado consumo de sacarose; segundo, determinar o papel da Rho-kinase 1 (ROCK1) na regulação do metabolismo hepático da glucose e dos lípidos; e terceiro, estudar o efeito do metilsulfonilmetano (MSM) em doenças metabólicas associadas à obesidade. Na primeira parte deste trabalho de investigação foram utilizados ratos Wistar machos sujeitos a uma dieta rica em sacarose (HS). Tal como esperado, estes animais apresentavam insulino-resistência e hiperinsulinémia. A dieta HS levou ao aumento dos níveis hepáticos de NO e ao decréscimo dos níveis de GSH no fígado. Em jejum, a administração intraportal de GSH e NO, a animais saudáveis promoveu um aumento significativo da sensibilidade à insulina. Também nestes animais, a administração intravenosa de S-nitrosotióis, compostos orgânicos que contém um grupo nitroso acoplado a um átomo de enxofre de um tiol, promoveu o aumento significativo da sensibilidade à insulina. Pelo contrário, em animais sujeitos à dieta HS, as doses padrão de GSH + NO e de S-nitrosotióis não conseguiram promover o aumento da sensibilidade à insulina. No entanto, ao aumentar a dose de S-nitrosotióis administrados por via intravenosa, foi possível observar o aumento da sensibilidade à insulina dependente da dose, indicando um possível papel dos S-nitrosotióis como sensibilizadores de insulina. O estudo detalhado do papel dos S-nitrosotióis na via de sinalização da insulina revelou que há um aumento da fosforilação do receptor da insulina (IR) e da proteína cinase B (Akt), sugerindo um efeito dos S-nitrosotióis nesta via de sinalização. Os resultados apresentados nesta primeira parte sugerem que os S-nitrosotióis promovem a correcta acção da insulina, podendo vir a ser importantes alvos terapêuticos. Na segunda parte deste trabalho de investigação utilizámos murganhos, com uma delecção específica da ROCK1 no fígado, e sujeitos a uma dieta rica em lípidos (HFD). Foi possível concluir que a ausência da ROCK1 no fígado previne a obesidade, melhora a sensibilidade à insulina e protege contra a esteatose hepática. A ausência de ROCK1 no fígado levou a um decréscimo significativo da expressão génica de genes associados à lipogénese, com uma diminuição acentuada do fluxo metabólico associado a esta via. Pelo contrário, a sobreexpressão de ROCK1, exclusivamente no fígado, promove a insulino-resistência e a esteatose hepática no contexto de obesidade induzida pela dieta. Para além disto, a delecção da ROCK1 no fígado de animais obesos e diabéticos, os murganhos deficientes em leptina, corroborou os dados obtidos no primeiro modelo animal, com a franca melhoria da hiperglicémia, hiperinsulinémia e esteatose hepática. Os dados que compõem esta parte do trabalho de investigação sugerem que a ROCK1 tem um papel crucial na regulação do metabolismo lipídico. Na terceira e última parte deste trabalho de investigação foi investigado o efeito do composto metilsulfunilmetano (MSM), um composto organosulfúrico naturalmente presente em plantas e utilizado também como suplemento dietético, em murganhos obesos e insulino-resistentes, por exposição a uma dieta rica em lípidos (DIO). O tratamento com MSM melhorou a insulino-resistência e protegeu contra a esteatose hepática. O conteúdo hepático em triglicéridos e colesterol também diminuíu de forma significativa nos animais DIO sujeitos ao tratamento com MSM, bem como a expressão génica associada à lipogénese. Para além disto, o tratamento com MSM levou a uma diminuição da expressão génica associada à inflamação. De realçar que o tratamento com MSM levou a uma melhoria do perfil hematopoiético destes animais, tanto na medula óssea como no sangue. Para comprovar o efeito benéfico do MSM na obesidade e insulino-resistência utilizámos murganhos deficientes no receptor da leptina, e por isso obesos e diabéticos, tendo observado um perfil semelhante ao obtido para murganhos sujeitos a uma dieta rica em lípidos e tratados com MSM. Concluímos, através dos dados recolhidos, que o MSM como suplemento pode ter efeitos benéficos na hiperinsulinémia, insulino-resistência e inflamação que caracterizam a diabetes tipo 2. Em resumo, os dados obtidos neste trabalho de investigação mostram que os S-nitrosotióis podem ter um papel importante como sensibilizadores da insulina, promovendo um aumento da sensibilidade à insulina num contexto de dietas ricas em sacarose. Para além disto, estudos in vitro, sugerem que os S-nitrosotióis regulam, especificamente, a via de sinalização da insulina. Este trabalho teve também como objectivo o estudo da ROCK1 como regulador do metabolismo da glucose e dos lípidos no fígado. Através do estudo de animais com uma delecção ou uma sobreexpressão da ROCK1 no fígado mostrou-se que esta tem um papel crucial na patogénese da obesidade e diabetes tipo 2, especificamente através do controlo da lipogénese de novo. Finalmente, foi também objectivo deste trabalho, explorar o efeito do MSM em animais DIO e deficientes em leptina. O tratamento com MSM protege de forma evidente contra a obesidade e insulino-resistência, com especial enfâse para a capacidade que esta molécula demonstrou ter na protecção contra a inflamação. Em conjunto os vários estudos aqui apresentados mostram que tanto os S-nitrosotióis como a ROCK1 têm um papel na patogénese da obesidade e diabetes tipo 2 e que a utilização de MSM como suplemento às terapêuticas convencionais pode ter um papel no tratamentos de doenças metabólicas.-------------------------------ABSTRACT: In modern western societies type 2 diabetes and obesity are increasing exponentially, representing a somber public concern. According to the International Diabetes Federation (IDF) ‘Diabetes and Obesity are the biggest public health challenges of the 21st century’. Aside from these the prevalence of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD), among the diabetic and obese population, is as high as 90%. It is now well established that the increase in obesity, diabetes and NAFLD strongly correlates with an increase in fat and sugar intake in our diet, alongside physical inactivity. The pathogenesis of obesity, diabetes and NAFLD has been thoroughly studied but the treatment options available are still narrow. Considering the alarming number in the obese and diabetic population the complete understanding of the pathogenesis, keeping in mind that new therapeutic strategies need to be attained, is of the highest urgency. The liver has been well established as a fundamental organ in regulating whole-body homeostasis. In the fed state the liver converts the glucose into glycogen and lipids. Conversely, in the fasted state, glucose will be produced in the liver. Neuronal and hormonal systems, as well as the hepatic metabolic states, tightly control the fast to fed switch in metabolic fuels. Insulin has a central role in controlling hepatic energy metabolism, by suppressing glucose production and ketogenesis, while stimulating glycolysis and lipogenesis. Liver energy metabolism is also regulated by various transcription factors and coregulators that are, in turn, regulated by insulin, glucagon and other metabolic hormones. Together, these regulators will act to control gluconeogenesis, β-oxidation and lipogenesis in the liver. Aside from the well-established regulators of liver energy metabolism new molecules are being studied has having a role in regulating hepatic metabolism. Any imbalance in the liver energy metabolism is a major contributor to insulin resistance, NAFLD and type 2 diabetes. The overall goal of this research work was to contribute to the understanding of the pathogenesis of diabetes and obesity, on a setting of high-sucrose and high-fat diets, and to explore potential therapeutic options. The specific aims were: first, to determine if treatment with glutathione (GSH) and nitric oxide (NO) was sufficient to ameliorate insulin resistance induced by high-sucrose feeding; second, to determine the physiological role of rho-kinase 1 (ROCK1) in regulating hepatic and lipid metabolism; and third, to study the effect of methylsulfonylmethane (MSM) on obesity-linked metabolic disorders. In the first part of this research work we used male Wistar rats fed a high-sucrose (HS) diet. As expected, rats fed a HS diet were insulin resistant and hyperinsulinemic. HS feeding increased hepatic levels of NO, while decreasing GSH. In fasted healthy animals administration of both GSH and NO, to the liver, was able to increase insulin sensitivity. Intravenous administration of S-nitrosothiols, organic compounds containing a nitroso group attached to the sulfur atom of a thiol, in fasted control animals also increased insulin sensitivity. Under HS feeding the standard doses of GSH + NO and S-nitrosothiols were unable to promote an increase in insulin sensitivity. However, the intravenous administration of increasing concentrations of S-nitrosothiols was able to restore insulin sensitivity, suggesting that S-nitrosothiols have an insulin sensitizing effect. Investigation of the effect of S-nitrosothiols on the insulin signaling pathway showed increased phosphorylation of the insulin receptor (IR) and protein kinase B (Akt), suggesting that S-nitrosothiols may have an effect on the insulin signaling pathway. Together, these data showed that S-nitrosothiols promote normal insulin action, suggesting that they may act as potential pharmacological tools. In the second part of this research work we used liver-specific ROCK1 knockout mice fed a high-fat (HF) diet. Liver-specific deletion of ROCK1 prevented obesity, improved insulin sensitivity and protected against hepatic steatosis. Deficiency of ROCK1 in the liver caused a significant decrease in the gene expression of lipogenesis associated gene, ultimately leading to decreased lipogenesis. Contrariwise, ROCK1 overexpression in the liver promoted insulin resistance and hepatic steatosis in diet-induced obesity. Furthermore, liver-specific deletion of ROCK1 in obese and diabetic mice, the leptin-deficient mice, improved the typical hyperglycemia, hyperinsulinemia and liver steatosis. Together, these data identify ROCK1 as a crucial regulator of lipid metabolism. In the third and final part of this research work we investigated the effect of MSM, an organosulfur compound naturally found in plants and used as a dietary supplement, on diet-induced obese (DIO) and insulin resistant mice. MSM treatment ameliorated insulin resistance and protected against hepatosteatosis. Hepatic content in triglycerides and cholesterol was significantly decreased by MSM treatment, as well as lipogenesis associated gene expression. Furthermore, MSM treated mice had decreased inflammation associated gene expression in the liver. Importantly, FACS analysis showed that MSM treatment rescued the inflammatory hematopoietic phenotype of DIO mice in the bone marrow and the peripheral blood. Moreover, MSM treatment of the obese and diabetic mice, the leptin-deficient mice, resulted in similar effects as the ones observed for DIO mice. Collectively, these data suggest that MSM supplementation has a beneficial effect on hyperinsulinemia, insulin resistance and inflammation, which are often found in type 2 diabetes. In conclusion, this research work showed that S-nitrosothiols may play a role as insulin sensitizers, restoring insulin sensitivity in a setting of high-sucrose induced insulin resistance. Furthermore, in vitro studies suggest that S-nitrosothiols specifically regulate the insulin signaling pathway. This research work also investigated the role of hepatic ROCK1 in regulation of glucose and lipid metabolism. Using liver-specific ROCK 1 knockout and ROCK1 overexpressing mice it was shown that ROCK1 plays a role in the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes, specifically through regulation of the de novo lipogenesis pathway. Finally, this research work aimed to explore the effect of MSM in DIO and leptin receptor-deficient mice. MSM strongly protects against obesity and insulin resistance, moreover showed a robust ability to decrease inflammation. Together, the individual studies that compose this dissertation showed that S-nitrosothiols and ROCK1 play a role in the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes and that MSM supplementation may have a role in the treatment of metabolic disorders.

Avaliação do envolvimento das bombas de efluxo na fármaco-resistência ao Praziquantel em Schistosoma Mansonii

O Praziquantel (PZQ) é o fármaco de primeira linha no tratamento da schistosomose, com alta taxa de cura e sem efeitos secundários significativos. Têm sido reportados cada vez mais casos de resistência ou de aumento de tolerância a este fármaco, aumentando as preocupações de emergência de estirpes resistentes ao PZQ. O Verapamil, um bloqueador de canais de cálcio, inibe o fluxo de fármaco activo e tem sido descrito como um bom inibidor das glicoproteínas-P (P-gp), sendo, por isso, utilizado em diversos estudos de fármaco-resistência. No laboratório de Helmintologia da Unidade de Ensino e Investigação em Parasitologia Médica do Instituto de Higiene e Medicina Tropical, foi seleccionada uma linha de S. mansoni, resistente a 800 mg/Kg de PZQ, após pressão de fármaco constante e crescente ao longo de vários ciclos. Para confirmar a existência de diferenças polimórficas entre a estirpes sensível e resistente de S. mansoni, extraiu-se o DNA de parasitas adultos de ambas as estirpes de S. mansoni e analisou-se por Random Amplified Polymorphic DNAPolymerase Chain Reaction (RAPD-PCR). As diferenças polimórficas entre a estirpe sensível e a resistente foram observadas e calculou-se o coeficiente de similaridade (Dice’s coefficient). Após confirmar a existência de polimorfismos entre as duas estirpes, a atividade das bombas de efluxo foi avaliada em ambas as estirpes. A avaliação foi realizada num ensaio de acumulação usando o composto Brometo de Etídio na presença e ausência de Verapamil. O papel das bombas de efluxo na resistência ao PZQ, foi ainda investigado comparando a resposta dos parasitas da estirpe sensível e resistente ao fármaco na ausência e na presença de diferentes doses de Verapamil, em cultura in vitro. Os resultados obtidos foram reforçados comparando os níveis e expressão do gene SmMDR2 em ambas as estirpes isogénicas por Real-Time PCR (qPCR). A estirpe resistente de S. mansoni, necessitou de concentrações mais elevadas de inibidor quando comparada com a estirpe sensível para obter níveis significativos de fluorescência de Brometo de Etídio. A cultura in vitro mostrou uma dose letal de PZQ mais elevada na estirpe resistente do que na estirpe sensível na ausência de Verapamil. Na presença de Verapamil houve uma redução na dose letal de PZQ nos machos de ambas as estirpes, sendo esta redução mais acentuada nos machos da estirpe resistente. As fêmeas não mostraram alterações significativas na dose letal de PZQ na presença e ausência e inibidor. Os resultados foram reforçados pela observação dos níveis do gene SmMDR2, onde os machos da estirpe resistente mostraram ter os maiores níveis de expressão e pelo aumento de expressão nos machos de ambas as estirpes após exposição ao PZQ. As fêmeas de ambas as estirpes não tiveram diferenças significativas na expressão do gene após exposição ao PZQ e as fêmeas da estirpe resistente tiveram mostraram ter os níveis de expressão do gene SmMDR2 mais baixos entre os machos e fêmeas de ambas as estirpes. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que os machos da estirpe resistente têm maior atividade de bombas de efluxo do que os machos da estirpe sensível e que as bombas P-gp estão envolvidas na resposta e no aumento de tolerância dos machos de S. mansoni ao PZQ.