Intestinal microbiology in Crohn's disease: a study of Escherichia coli as a potential etiologic agent

La malaltia de Crohn és una malaltia inflamatòria intestinal crònica d'etiologia encara desconeguda. Actualment es pensa que hi participen factors genètics i immunològics que confereixen una susceptibilitat a l'hoste, i factors externs o ambientals, com serien els microorganismes i/o l'estil de vida. L'objectiu principal d'aquest treball ha estat descriure les poblacions bacterianes associades especialment als malalts de Crohn, amb la intenció d'identificar possibles agents etiològics. Els resultats d'aquest treball coincideixen amb investigacions prèvies que descriuen l'alteració bacteriana present en els malalts de Crohn (disbiosi) i recolzen la hipòtesi que implica el recentment descrit patovar "Adherent- Invasive Escherichia coli" (AIEC) en l'etiologia d'aquesta malaltia inflamatòria intestinal. A més, contribuïm a la descripció de les poblacions d'E. coli associades a la mucosa intestinal aportant dades sobre aspectes ecològics i patogènics. Finalment, descrivim nous aspectes fenotípics d'AIEC que podrien estar relacionats amb la seva patogènia, com seria la capacitat de formar biofilms.

Les sHsps en surera: Estudis de funcionalitat

Aquesta tesi es centra en la caracterització funcional d'una proteïna de xoc de calor de baix pes molecular (Small Heat Shock Protein - sHSP) de classe I de surera pel que fa a la seva capacitat per protegir les cèl·lules de l'estrès i per estabilitzar les membranes. Les sHsps són proteïnes que s'expressen en condicions d'estrès cel·lular. Encara que certs aspectes funcionals de les sHsps són ben coneguts, el nostre treball aporta informacions noves sobre el paper de les diferents regions de la proteïna, especialment de la regió N-terminal. L'objectiu concret d'aquest treball és determinar la funció termoprotectora de QsHsp17.4-CI, una sHsp de classe I oobtinguda a partir de les cèl·lules de fel·lema d'alzina surera, en un model bacterià i analitzar la importància de les diferents regions de la proteïna en aquesta funció. Amb aquesta finalitat s'han dissenyat dues proteïnes parcials derivades de QsHsp17.4-CI: una a la que li falta la regió N-terminal (C105) i una altra amb pràcticament tot el domini -cristal·lí deleccionat (N61), i una tercera, derivada de QsHs10-CI, a la que li falta la meitat del domini -cristal·lí (Hsp10). També s'estudia la possible capacitat estabilitzadora de membranes i la capacitat de modificar l'expressió d'altres Hsps quan s'expressa de forma heteròloga. Els nostres resultats demostren que l'expressió de QsHsp17.4-CI protegeix a les cèl·lules d'E.coli de l'estrès tèrmic alhora que la regió N-terminal i la regió consens II del domini -cristal·lí són imprescindibles per aquesta funció de protecció. En relació a un possible paper en les membranes, els estudis de localització subcel·lular mostren que QsHsp17.4-CI colocalitza amb la fracció membranes i que la regió N-terminal de la proteïna és responsable d'aquesta colocalització. No s'ha pogut demostrar, però, que la localització amb la membrana estigui associada a un efecte protector d'aquesta: en cap cas la sobrexpressió de les proteïnes modifica la composició d'àcids grassos i només N61, que no té acció termoprotectora, altera l'estat fisico-químic de la membrana. En estudis d'expressió de novo en E.coli s'ha observat que, a diferència de les altres proteïnes heteròlogues, N61 activa l'expressió de la majoria de Hsps d'E.coli fent pensar en una possible relació entre l'estat físic de la membrana i l'activació de la resposta a l'estrès. En resum, en aquest treball hem provat la capacitat protectora de QsHsp17.4 i aportem noves dades sobre la importància de la regió N-terminal i la regió consens II del domini -cristal·lí en aquesta funció. Per altra banda, es suggereix que QsHsp17.4 podria interaccionar amb la membrana d'E.coli i que la regió N-terminal seria imprescindible per aquesta interacció. Finalment hem determinat que les proteïnes que provoquen variacions en l'estat de fluïdesa de la membrana poden activar la resposta al xoc de calor per part de la cèl·lula bacteriana.

Resolució de l'estructura tridimensional de l'helicasa hexamètrica DnaB

Es presenta el model atòmic a 4.5 Å de DnaB, la principal helicasa replicativa bacteriana, d'Aquifex aeolicus. És un anell hexamèric de 100 Å d'amplada i 80 Å d'alçada amb dues capes de simetria diferenciada, la dels dominis N-terminals en C3 i la dels C-terminals propera a C6. El diàmetre central és de 25 Å al llarg d'ambdues capes, principal diferència amb les estructures prèvies, on era 25 Å més estret a la capa N-terminal. L'estretament s'origina pel trencament d'una de les dues superfícies d'interacció entre monòmers N-terminals, cosa que augmenta la flexibilitat del subdomini implicat. Només l'ssDNA pot atravessar l'anell, quan a les estructures prèvies hi podia passar tant ssDNA com dsDNA. L'estructura aquí presentada és més propera a la conformació funcional de DnaB durant la realització de l'activitat helicasa, mentre que les anteriors correspondrien a la forma inactiva o a la conformació capaç de translocar-se sobre dsDNA.

Estudi dels carotenoides en espècies marrons de bacteris verds del sofre: diversitat, eco-fisiologia i regulació

El present treball es centra en l'estudi a diferents nivells dels carotenoides de les espècies marrons de Bacteris Verds del Sofre (GSB, de l'anglès Green Sulfur Bacteria). L'objectiu global ha estat el d'esbrinar quina és la funció d'aquests pigments dins l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes i aprofundir en el coneixement de la seva estructura i interaccions amb els altres pigments de l'aparell fotosintètic. En primer lloc es va dissenyar un nou mètode de cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC) per analitzar de manera més ràpida i precisa els carotenoides de diferents soques de GSB (Capítol 3). Aquest mètode es basa en una purificació prèvia dels extractes pigmentaris amb columnes d'alúmina per eliminar les bacterioclorofil·les (BCls). Això va permetre analitzar amb una elevada resolució i en tan sols 45 min de carrera cromatogràfica els diferents carotenoides i els seus precursors, així com les configuracions trans i cis dels seus isòmers. El segon mètode utilitzat va consistir en una modificació del mètode de Borrego i Garcia-Gil (1994) i va permetre la separació precisa de tot tipus de pigments, procedents tant de cultius purs com de mostres de caràcter complex. Un exemple concret foren uns paleosediments de la zona lacustre de Banyoles. En aquests sediments (0,7-1,5 milions d'anys d'antiguitat) es van detectar, entre d'altres pigments, carotenoides específics de les espècies marrons de GSB, la qual cosa va permetre confirmar la presència d'aquests bacteris a la zona lacustre de Banyoles ja des del Pleistocè inferior. En aquest primer capítol també es van analitzar els carotenoides de Chlorobium (Chl.) phaeobacteroides CL1401 mitjançant cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses (LC-MS/MS), amb l'objectiu de confirmar la seva identificació i el seu pes molecular. A més, també es va avaluar l'efecte de la temperatura, la llum i diferents agents oxidants i reductors en la composició quantitativa i qualitativa dels carotenoides i les BCls d'aquesta espècie. Això va permetre confirmar el caràcter fotosensible de les BCls i que els isòmers trans/cis dels diferents carotenoides no són artefactes produïts durant la manipulació de les mostres, sinó que són constitutius de l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes. El Capítol 4 inclou els experiments de fisiologia duts a terme amb algunes espècies de GSB, a partir dels quals es va intentar esbrinar la dinàmica de síntesi dels diferents pigments de l'aparell fotosintètic (BCl antena, BCl a i carotenoides) durant el creixement d'aquestes espècies. Aquestes investigacions van permetre monitoritzar també els canvis en el nombre de centres de reacció (CR) durant el procés d'adaptació lumínica. La determinació experimental del nombre de CR es va realitzar a partir de la quantificació de la BCl663, l'acceptor primari en la cadena de transport d'electrons dels GSB. L'estimació del nombre de CR/clorosoma es va realitzar tant a partir de dades estequiomètriques i biomètriques presents a la bibliografia, com a partir de les dades experimentals obtingudes en el present treball. El bon ajust obtingut entre les diferents estimacions va donar solidesa al valor estequiomètric calculat, que fou, com a promig, d'uns 70 CR per clorosoma. En aquest capítol de fisiologia també es van estudiar les variacions en les relacions trans/cis pels principals carotenoides de les espècies marrons de GSB. Aquestes es van determinar a partir de cultius purs de laboratori i de poblacions naturals de GSB. Pel que fa als valors trobats en cultius de laboratori no es van observar diferències destacades entre el valor calculat a alta intensitat de llum i el calculat a baixa intensitat, essent en ambdós casos proper a 2. En els clorosomes aïllats de diferents soques marrons aquest quocient prengué un valor similar tant pels isòmers de l'isorenieratè (Isr) com pels del -isorenieratè (-Isr). En poblacions naturals de Chl. phaeobacteroides aquesta relació va ser també de 2 isòmers trans per cada isòmer cis, mantenint-se constant tant en fondària com al llarg del temps. Finalment, en el Capítol 5 es presenta un marcador molecular que permet la identificació específica d'espècies marrons de GSB. Malgrat que inicialment aquest marcador fou dissenyat a partir d'un gen implicat en la síntesi de carotenoides (crtY, el qual codifica per a una licopè ciclasa) la seqüència final a partir de la qual s'han aconseguit els encebadors selectius està relacionada amb la família de proteïnes de les Policètid-ceto-sintases (PKT). Tot i així, l'eina dissenyada pot ser de gran utilitat per a la discriminació d'espècies marrons de GSB respecte les verdes en poblacions mixtes com les que es troben en ambients naturals i obre la porta a futurs experiments d'ecologia microbiana utilitzant tècniques com la PCR en temps real, que permetria la monitorització selectiva de les poblacions d'espècies marrons de GSB en ecosistemes naturals.

The role of fungi and bacteria on the organic matter decomposition process in streams: interaction and relevance in biofilms

L'objectiu d'aquest estudi és el d'investigar sobre l'ús de matèria orgànica per part dels fongs i bacteris que colonitzen diferents substrats bentònics en rius Mediterranis i analitzar l'efecte dels factors ambientals i antròpics sobre l'estabilitat estructural i funcional de les comunitats del biofilm. La metodologia emprada en aquest estudi consisteix en: i) anàlisi de la biomassa bacteriana i fúngica, ii) anàlisi de la composició de les comunitats bentòniques (identificació d'hifomicets aquàtics i anàlisi del 16S rDNA bacterià), i iii) anàlisi de l'activitat enzimàtica extracel·lular relacionada amb el reciclatge de matèria orgànica en rius.

Mechanism of action of cyclic antimicrobial peptides

This PhD thesis is the result of the combination of experimental and computational techniques with the aim of understanding the mechanism of action of de novo cyclic decapeptides with high antimicrobial activity. By experimental techniques the influence of the replacement of the phenylalanine for tryptophan residue in their antimicrobial activity was tested and the stability in human serum was also analyzed, in order to evaluate their potential therapeutic application as antitumor agents. On the other hand, the interaction amongst the peptide BPC194 c(KKLKKFKKLQ), the best candidate from the whole library of cyclic peptides, and a model anionic membrane was simulated. The results showed a structure-function relationship derived from the stable conformation of the peptides involved in the membrane permeabilization. As a result, a rational design was performed being BPC490 the peptide with best antimicrobial activity compared with the best active peptide from the original library.

Antibioresistência em piómetra canina

Este estudo teve como objectivos, determinar quais são as entidades microbiológicas envolvidas no Complexo Hiperplasia Quística Endometrial - Piómetra, e eventualmente responsáveis por este tipo de patologia em Portugal, estabelecendo uma comparação com estudos prévios publicados que reflectem a realidade de outros países; determinar e documentar a ocorrência de fenómenos de resistência bacteriana para antibióticos utilizados por rotina, para terapia de situações clínicas de piómetra, no norte de Portugal; e ainda com base nos aspectos anteriores, concluir acerca do uso empírico e racional de antibióticos em situações de piómetra, identificando assim os agentes que não são eficazes no combate à infecção. As entidades envolvidas nesta patologia, são na sua maioria Escherichia coli, sendo isolada de 58% da população em estudo. No entanto, foram isoladas outras bactérias em menor número de amostras, que não tinham sido previamente identificadas como infectantes neste tipo de patologia. Pode destacar-se Peptostreptococcus anaerobius, Enterobacter aerogenes e Bacteroides fragilis. Embora com base numa amostra populacional estatisticamente não significativa, demonstrou-se no presente estudo, a ocorrência de resistência a antibióticos por parte dos microorganismos envolvidos nos quadros clínico de piómetra. Duas culturas revelaram-se multiresistentes, o que representa uma séria condicionante para sucesso terapêutico, e que pode apresentar repercussões a nível de Saúde Pública. Dos antibióticos que estavam descritos como eficazes, e que no presente estudo se demonstraram ineficazes no combate à infecção, destacam-se; a amoxicilina, a associação de amoxicilina e ácido clavulânico, a ampicilina, a cefalexina, a cefalotina, a cefazolina, a cefoxitina, a penicilina G e as sulfonamidas potenciadas.

Mecanismos de Resistência aos Antibióticos

Este trabalho aborda como principal tema os mecanismos de resistência aos antibióticos. Em primeiro lugar, refere-se às bases genéticas desta resistência, em que os genes que conferem esta resistência estão contidos em plasmídeos R, A transmissão horizontal de genes por conjugação. A resistência pode ser intrínseca, se a bactéria possuir características estruturais ou enzimáticas que levam à resistência a um determinado antibiótico, ou, na maioria das vezes, adquirida. A resistência adquirida refere-se a quatro grandes grupos, a alteração da permeabilidade ou do local de acção do antibiótico, bombas de efluxo e o mecanismo enzimático da degradação ou inactivação do antibiótico. Diversas organizações, tanto nacionais, como o Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge, como internacionais como a OMS, têm tido um desempenho essencial no combate à resistência bacteriana, nomeadamente na descrição de estratégias. No entanto é necessário a contribuição dos governantes, dos profissionais de saúde bem como da sociedade em geral.

Doença periodontal no cão caraterização da doença periodontal no hospital veterinário montenegro : estudo 50 casos : periodo : 1 de setembro a 1 de março de 2012

As doenças periodontais perfazem 75% das alterações odontológicas em humanos e diversos estudos epidemiológicos mostram que esta afeção acomete cerca de 85% de cães acima dos três anos de idade. A doença periodontal trata-se de uma doença de origem infeciosa causada por bactérias, pela alteração da capacidade de resposta imunológica do hospedeiro à infeção e tem uma relação documentada com fatores predisponentes, tais como a idade, raça, formato da cabeça, obesidade e dieta. Tem como principal agente causador de doença a placa bacteriana associada à falta de higienização ou profilaxia dentária regular. Assumindo que a cavidade oral pode atuar como foco de infeção, a doença periodontal traduz-se pela inflamação da gengiva (gengivite), e a destruição de tecidos que suportam e protegem o dente (periodontite). Além da elevada carga bacteriana local, as bactérias presentes em lesões da cavidade oral podem entrar na circulação sanguínea e atingir outros órgãos, pelo fenómeno de anacorese, causando infeções sistémicas graves. Têm sido efetuadas várias pesquisas sobre a etiologia e patogenia da doença periodontal, mas são escassos os trabalhos concentrados na orientação, sensibilização e percepção dos proprietários na profilaxia e controlo da doença. O desconhecimento da importância deste tema é um factor que tem vindo a dificultar a adopção de medidas profiláticas, tornando-se assim necessário incluir o proprietário na teia relacional epidemiológica da doença periodontal. Esta é uma condição necessária para a aquisição de novas posturas clínicas no que diz respeito ao controlo da doença e consequente diminuição de intervenções médicas ou cirúrgicas com finalidades terapêuticas.

Tecnologia de iplex massarray aplicado ao diagnóstico de miocardiopatia hipertrófica

A miocardiopatia hipertrófica (MH) é a doença cardíaca genética mais comum, afectando 1:500 indivíduos, apresentando um padrão de transmissão autossómico dominante, com mutações associadas a genes sarcoméricos e não sarcoméricos. A MH apresenta uma variedade de manifestações clínicas, desde indivíduosassintomáticos a indivíduos que manifestam uma progressão da severidade dos sintomas, podendo nalguns casos ocorrer morte súbita. O diagnóstico clínico é realizado por Electrocardiograma e Ecocardiograma. O diagnóstico genético baseia-se na Sequenciação Automática (SA) dos 5 principais genes sarcoméricos MYBPC3, MYH7, TNNT2, TNNI3 e MYL2, sendo considerada uma metodologia bastante dispendiosa e demorada e que não permite a identificação de mutações em cerca de 1/3 dos individuos. A Genotipagem por iPLEX MassARRAY revela-se uma boa alternativa à SA no diagnóstico genético de MH, uma vez que permite a análise de várias amostras em simultâneo, para um elevado número de mutações, num único ensaio, com uma maior rentabilidade de tempo e recursos. Este trabalho teve como objectivo a optimização e a validação desta metodologia, na detecção de 541 mutações em 33 genes, tendo-se verificado que 29 % das reacções multiplex necessitam de ser revistas, quer pelo desenho de novos conjuntos de primers, quer pela sua relocalização no chip.

Mecanismos de resistência a antibióticos

Os antibióticos são usados com o intuíto de prevenir ou tratar uma infeção bacteriana. No entanto, o seu uso abusivo favorece a seleção de estirpes resistentes, contribuindo para o aumento das populações resistentes. Os mecanismos de resistência bacterianos são geralmente adquiridos, por transferência de genes entre estirpes bacterianas promovida por plasmídeos, fagos ou elementos transponíveis. Também podem ocorrer por mutação do ADN, no entanto este mecanismo genético é pouco representativo. A aquisição de novos mecanismos de resistência diminui ou inibe a acção do antibiótico. Por outro lado a bactéria também apresenta uma resistência intrínseca a algumas bacterias ou seja uma resistência natural, onde os genes de resistência existem no genoma da estirpe selvagem e são transmitidos às gerações seguintes no código genético. São exemplos destas resistências a alteração da permeabilidade na membrana da bactéria, as bombas de efluxo, a produção enzimática e a alteração do local de acção na bactéria. A resistência das bactérias aos antibioticos é um problema mundial sério, que coloca em risco a saúde pública. Organizações internacionais como a OMS têm criado nos últimos anos guidelines com o objectivo de diminuir as resistências das bactérias aos antibióticos. É fundamental uma participação activa de todos os profissionais de saúde no sentido de melhorar a prescrição e dispensa de antibióticos.

Patogénese de infecções causadas por bactérias da flora endógena

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

Fagoterapia como alternativa ao uso dos antibióticos convencionais

Nas últimas décadas, a investigação de antibióticos com novos mecanismos de acção, tem vindo a ser motivada pela contínua emergência de estirpes bacterianas multirresistentes. No entanto, nos últimos anos esse desenvolvimento tem vindo a abrandar, o que representa um grave problema de saúde pública. Antes da era dos antibióticos a fagoterapia representava a terapêutica de primeira linha no tratamento de infecções bacterianas. Como a ausência de recursos impossibilitava a compreensão dos mecanismos de acção moleculares do fago, a fagoterapia era apenas sustentada pelo conhecimento empírico. A ausência de conhecimento associada ao início da era dos antibióticos foram condições suficientes para que a terapêutica fágica fosse posta de parte, à excepção de alguns países da Europa do Leste. De acordo com a literatura disponibilizada por estes países, vários têm sido os casos de sucesso no tratamento de infecções bacterianas, incluindo infecções causadas por estirpes multirresistentes aos antibióticos convencionais. No entanto, contrariamente aos ensaios clínicos, a maioria destes estudos omite informação crítica que impossibilita a interpretação dos respectivos resultados. Actualmente, as novas ferramentas oferecidas pelos avanços biotecnológicos possibilitam não só a compreensão do mecanismo de infecção bacteriana como também permitem compreender melhor a interacção entre os bacteriófagos e o organismo humano. Como tal, no futuro, a fagoterapia pode ser considerada uma alternativa efectiva para solucionar os casos críticos de multirresistência bacteriana aos antibióticos convencionais.

Avaliação da relação entre contagens de células somáticas e os agentes mais prevalentes de mastite em explorações leiteiras da região de entre Douro e Vouga

Quando um microrganismo patogénico invade a glândula mamária, através do canal do teto, pode ocorrer infecção intramamária, desencadeando uma resposta inflamatória – a mastite. Esta possui diversas etiologias, sendo normalmente de origem bacteriana. Na resposta inflamatória, actuam as células somáticas presentes no leite. O presente estudo teve como principal objectivo avaliar a relação entre as contagens de células somáticas e os agentes causadores de mastite em amostras de leite. Foram utilizados dados referentes aos resultados de análises de leite para diagnóstico de mastite realizadas em amostras de explorações de Entre Douro e Vouga. Os resultados consistem em identificação dos agentes e respectivo antibiograma, CCS, sendo ainda registado o objectivo da análise (Secagem ou Tratamento). Determinaram-se as prevalências dos agentes, avaliando de seguida a relação entre as seguintes variáveis: agentes e CCS; CCS e objectivo da análise; e entre agentes e objectivo da análise. Concluiu-se que os Staphylococcus coagulase-negativa são os mais prevalentes, 14,5%, seguindo, Streptococcus uberis, 7,6%; Escherichia coli, 6,3%; Lactococcus garviae, 5,8% e Staphylococcus aureus, 4,1%. Concluiu-se ainda, a existência de diferenças estatisticamente significativas nas análises realizadas, confirmando a relação entre as demais variáveis.

Estudo da susceptibilidade aos antimicrobianos de estirpes de brucella suis

A brucelose é uma zoonose de distribuição mundial e representa um importante problema de saúde pública em muitos países em desenvolvimento. Preocupante é, também, a emergência da resistência bacteriana aos antimicrobianos, a nível mundial. Do nosso conhecimento, em Portugal, não existem estudos publicados sobre a susceptibilidade in vitro de Brucella spp a antimicrobianos. O presente estudo teve como objectivo a avaliação da susceptibilidade aos antimicrobianos de Brucella suis e sua comparação com estirpes de Brucella melitensis e Brucella abortus. Para tal, foi determinada em 89 estirpes bacterianas (75 de B. suis, 11 de B. melitensis e 3 de B. abortus) a Concentração Mínima Inibitória para a tetraciclina, doxiciclina, estreptomicina, gentamicina, trimetoprim, sulfametoxazol, rifampicina e polimixina-B. A maioria das estirpes em estudo mostrou ser suscetível à tetraciclina, doxiciclina, gentamicina, estreptomicina e rifampicina. Detectaram-se diferenças significativas na susceptibilidade entre as várias espécies e biovares à polimixina-B. Uma estirpe de campo de B. suis biovar 2 revelou um comportamento atípico em relação à estreptomicina, gentamicina e rifampicina. Sugere-se, como trabalho futuro, o estudo mais aprofundado desta estirpe, a nível molecular, para detecção de genes responsáveis pelo seu comportamento face aos antimicrobianos em questão. Os resultados obtidos poderão servir como base de dados e de comparação por parte de outros autores, em estudos futuros.