Functional characterization of modified vaccinia virus Ankara-encoded anti-apoptotic proteins

Candidate vaccines based on the highly attenuated orthopoxvirus strain MVA are tested against various infectious and cancer diseases and, more profound, vaccines based on wildtype and recombinant viruses have been found safe and immunogenic in clinical trials. Compared to conventional vaccine strains, MVA lacks many functional genes for potentially important regulators of virus-host interactions. However, some gene functions responsible for counteraction of cellular antiviral pathways are still conserved in the genome of MVA and the inhibition of apoptosis seems to be one important mechanism, the virus is still able to interact with.rnrnVaccinia viruses encode several proteins which prevent the induction of virus-induced apoptosis. The vaccinia virus anti-apoptotic protein F1 was shown to counteract the activation of the mitochondrial pathway of apoptosis in a highly effective manner. Another vaccinia virus protein, N1, like F1 shows structural and functional similarity to members of the cellular anti-apoptotic bcl-2 family and was also shown to inhibit apoptosis. The vaccinia virus early protein E3 inhibits programmed cell death by binding to and sequestration of dsRNA molecules, normally inducing cellular antiviral pathways also driving the induction of apoptosis. All three anti-apoptotic genes were functionally analyzed during this work.rn

Potent functional antibody responses elicited by HIV-I DNA priming and boosting with heterologous HIV-1 recombinant MVA in healthy Tanzanian adults.

UNLABELLED: Vaccine-induced HIV antibodies were evaluated in serum samples collected from healthy Tanzanian volunteers participating in a phase I/II placebo-controlled double blind trial using multi-clade, multigene HIV-DNA priming and recombinant modified vaccinia Ankara (HIV-MVA) virus boosting (HIVIS03). The HIV-DNA vaccine contained plasmids expressing HIV-1 gp160 subtypes A, B, C, Rev B, Gag A, B and RTmut B, and the recombinant HIV-MVA boost expressed CRF01_AE HIV-1 Env subtype E and Gag-Pol subtype A. While no neutralizing antibodies were detected using pseudoviruses in the TZM-bl cell assay, this prime-boost vaccination induced neutralizing antibodies in 83% of HIVIS03 vaccinees when a peripheral blood mononuclear cell (PBMC) assay using luciferase reporter-infectious molecular clones (LucR-IMC) was employed. The serum neutralizing activity was significantly (but not completely) reduced upon depletion of natural killer (NK) cells from PBMC (p=0.006), indicating a role for antibody-mediated Fcγ-receptor function. High levels of antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC)-mediating antibodies against CRF01_AE and/or subtype B were subsequently demonstrated in 97% of the sera of vaccinees. The magnitude of ADCC-mediating antibodies against CM235 CRF01_AE IMC-infected cells correlated with neutralizing antibodies against CM235 in the IMC/PBMC assay. In conclusion, HIV-DNA priming, followed by two HIV-MVA boosts elicited potent ADCC responses in a high proportion of Tanzanian vaccinees. Our findings highlight the potential of HIV-DNA prime HIV-MVA boost vaccines for induction of functional antibody responses and suggest this vaccine regimen and ADCC studies as potentially important new avenues in HIV vaccine development. TRIAL REGISTRATION: Controlled-Trials ISRCTN90053831 The Pan African Clinical Trials Registry ATMR2009040001075080 (currently PACTR2009040001075080).

Das Interleukin-1Beta-Rezeptor-Homolog im Modifizierten Vakziniavirus Ankara (MVA) - Charakterisierung und möglicher Einfluss auf MVA-basierte Impfvektoren

MVA ist ein attenuiertes Vakziniavirus, das durch wiederholte Passagierung von Chorioallantoisvirus Ankara auf Hühnerembryofibroblasten gewonnen wurde. Es ist bis auf wenige Ausnahmen nicht mehr in der Lage, in Säugerzellen zu replizieren, zeigt aber dennoch eine vollständige virale Proteinexpression und induziert nach Immunisierung eine zu VACV vergleichbare Immunantwort. Aus diesem Grund wurde es bereits als Impfstoff gegen die menschliche Pockenerkrankung eingesetzt, ohne hierbei die bei den klassischen Impfviren beobachtbaren Nebenwirkungen hervorzurufen. Das Genom von MVA enthält jedoch noch Immunmodulatoren, deren Deletion Ansatzpunkt für die weitere Verbesserung des Impfstoffes sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Deletionsmutante untersucht, bei der das Gen für den Interleukin-1β Rezeptor (IL-1βR) deletiert ist (MVA ΔIL-1βR). Es konnte nachgewiesen werden, dass der IL-1βR in murinen als auch in humanen Zellen exprimiertes IL-1β bindet und somit inaktiviert. Des Weiteren wurde gefunden, dass MVA in der Lage ist, IL-1β in antigenpräsentierenden Zellen zu induzieren, welches aber durch die Neutralisierung aufgrund des IL-1βR nur transient nachzuweisen war. Im Gegensatz dazu induzierte MVA ΔIL-1βR eine anhaltende und um ein Vielfaches erhöhte Sekretion an IL-1β. Untersuchungen in antigenpräsentierenden Zellen aus knock-out Mäusen, die verschiedene Defizienzen in den Signalwegen zur IL-1β-Induktion trugen, zeigten, dass die Sekretion von IL-1β von Caspase-1 abhängig war, welches wahrscheinlich aus der vorgeschalteten Aktivierung der NLRP3- und/oder AIM2-Inflammasomen resultierte. Interessanterweise wurden auch Caspase-1 unabhängige Mechanismen beobachtet, die auf eine Inflammasom-unabhängige IL-1β-Induktion hinweisen könnten. In Bezug auf die Immunaktivierung führte die vermehrte Sekretion von IL-1β durch MVA ΔIL-1βR vermutlich zu einer verbesserten Antigenpräsentation, die die nachfolgende T-Zellantwort beeinflusste. In Übereinstimmung mit bereits veröffentlichten Daten wurde nach Immunisierung mit MVA ΔIL-1βR eine effektivere Gedächtnis-T-Zellantwort festgestellt, deren Charakteristika und zu Grunde liegenden Mechanismen hier untersucht wurden. Jedoch konnten weder Unterschiede in weiteren pro-inflammatorischen Zytokinmustern noch im Verlauf insbesondere der CD8+ T-Zell-Aktivierung und -erhaltung zwischen MVA und MVA ΔIL-1βR beobachtet werden. Als mögliche weitere Ursache für die veränderte Gedächtnis-T-Zellantwort könnte daher eine vermehrte Stimulation durch antigenpräsentierende Zellen und eine IL-21-vermittelte bessere Unterstützungsfunktion der CD8+ Gedächtnis-T-Zellen durch CD4+ T-Zellen in Frage kommen. Zusammenfassend konnten hier neue molekulare Mechanismen, die zur Induktion von IL-1β nach einer MVA-Infektion führen, aufgedeckt werden. Darüber hinaus existieren bereits erste Hinweise auf einen Vorteil der Deletion des IL-1βR für MVA-basierte Vektorimpfstoffe. Die vorliegende Arbeit hat weitere Daten erhoben, die das Erzielen verbesserter Immunantworten nach Immunisierung mit MVA ΔIL-1βR unterstützen, woraus sich neue Ansätze für die Entwicklung MVA-basierter Impfstoffe ergeben könnten.

A monovalent chimpanzee adenovirus Ebola vaccine boosted with MVA

BACKGROUND The West African outbreak of Ebola virus disease that peaked in 2014 has caused more than 11,000 deaths. The development of an effective Ebola vaccine is a priority for control of a future outbreak. METHODS In this phase 1 study, we administered a single dose of the chimpanzee adenovirus 3 (ChAd3) vaccine encoding the surface glycoprotein of Zaire ebolavirus (ZEBOV) to 60 healthy adult volunteers in Oxford, United Kingdom. The vaccine was administered in three dose levels — 1×1010 viral particles, 2.5×1010 viral particles, and 5×1010 viral particles — with 20 participants in each group. We then assessed the effect of adding a booster dose of a modified vaccinia Ankara (MVA) strain, encoding the same Ebola virus glyco- protein, in 30 of the 60 participants and evaluated a reduced prime–boost interval in another 16 participants. We also compared antibody responses to inactivated whole Ebola virus virions and neutralizing antibody activity with those observed in phase 1 studies of a recombinant vesicular stomatitis virus–based vaccine expressing a ZEBOV glycoprotein (rVSV-ZEBOV) to determine relative potency and assess durability. RESULTS No safety concerns were identified at any of the dose levels studied. Four weeks after immunization with the ChAd3 vaccine, ZEBOV-specific antibody responses were similar to those induced by rVSV-ZEBOV vaccination, with a geometric mean titer of 752 and 921, respectively. ZEBOV neutralization activity was also similar with the two vaccines (geo- metric mean titer, 14.9 and 22.2, respectively). Boosting with the MVA vector increased virus-specific antibodies by a factor of 12 (geometric mean titer, 9007) and increased glycoprotein-specific CD8+ T cells by a factor of 5. Significant increases in neutralizing antibodies were seen after boosting in all 30 participants (geometric mean titer, 139; P<0.001). Virus-specific antibody responses in participants primed with ChAd3 remained positive 6 months after vaccination (geometric mean titer, 758) but were significantly higher in those who had received the MVA booster (geometric mean titer, 1750; P<0.001). CONCLUSIONS The ChAd3 vaccine boosted with MVA elicited B-cell and T-cell immune responses to ZEBOV that were superior to those induced by the ChAd3 vaccine alone. (Funded by the Wellcome Trust and others; ClinicalTrials.gov number, NCT02240875.)

Effect of fault resistance and grid short circuit MVA on impedance seen by distance relays on lines fed from wind turbine generating units (WTGU)

This paper deals with line protection challenges experienced in system having substantial wind generation penetration. Two types of WTGU: Doubly Fed (DFIG) and Squirrel Cage (SCIG) Induction Generators are simulated and connected to grid with single circuit transmission line. The paper summarizes analytical investigations carried out on the impedance seen by distance relays by varying fault resistances and grid short circuit MVA, for the protection of such transmission lines during faults. The results are also compared with systems having conventional synchronous machine connected to the grid.

Papel das hemaglutininas 67-72p de Corynebacterium diphtheriae na ligação a proteínas plasmáticas, superfícies celulares, invasão e indução de apoptose

Corynebacterium diphtheriae pode ser isolado tanto de quadros de difteria clássica, quanto de infecções sistêmicas, como endocardite. O fibrinogênio (Fbn) e a fibronectina (Fn) são glicoproteínas presentes na matriz extracelular de tecidos conjuntivos. A influência destas proteínas na patogênese das infecções locais e invasivas causadas por C. diphtheriae é objeto de estudo devido ao fato do bacilo diftérico poder ser encontrado em lesões nas quais o Fbn e a Fn são predominantes, incluindo a pseudomembrana diftérica e vegetações cardíacas presentes na endocardite infecciosa. São crescentes as evidências de que o C. diphtheriae pode, além de aderir, ser internalizado por células em cultura. No presente estudo, investigou-se a participação de C. diphtheriae e das proteínas de superfície 67-72p na aderência à Fn e ao Fbn de plasma humano e a eritrócitos. A aderência às células HEp-2 e internalização também foram analisadas. A participação de 67-72p nos mecanismos de morte celular foi avaliada através das colorações por Azul de Tripan e 46-diamidino-2-fenil indol (DAPI), pelo ensaio de redução utilizando dimetil-tiazol-difenil tetrazólio (MTT) e por citometria de fluxo. As 67-72p foram extraídas da superfície da amostra toxigênica C. diphtheriae subsp. mitis CDC-E8392 através de processos mecânicos e precipitação com sulfato de amônio saturado. Análises por SDS-PAGE e immunoblotting detectaram a presença das bandas protéicas de 67 e 72kDa nas amostras toxinogênicas e atoxinogênicas analisadas, as quais pertenciam aos biotipos fermentador e não fermentador de sacarose. C. diphtheriae foi capazes não só de formar agregados na presença de plasma de coelho, mas também de converter Fbn em fibrina independentemente da presença do gene tox. No entanto, a amostra atoxinogênica ATCC 27010 (tox-) foi menos aderente ao Fbn do que a homóloga ATCC 27012 (tox+). A interação bacteriana com eritrócitos foi inibida somente pela Fn. Ligações entre Fn e/ou Fbn com 67-72p foram demonstradas por dot blotting, ELISA e/ou ensaios utilizando fluorescência. As 67-72p foram capazes de inibir as interações bacterianas com o Fbn, indicando que 67-72p podem participar do processo de aderência do patógeno aos tecidos do hospedeiro. Através da microscopia óptica, demonstrou-se a ligação de 67-72p adsorvidas em microesferas de látex com células HEp-2. Anticorpos de coelho do tipo IgG anti 67-72p interferiram somente com a expressão do padrão de aderência do tipo difuso, normalmente apresentado pela amostra CDC-E8392. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a inibição da internalização bacteriana pela IgG anti 67-72p ou por 67-72p indicaram o papel de 67-72p como invasina. Alterações do citoesqueleto de células HEp-2 com acumulação de actina polimerizada, induzida por microesferas sensibilizadas com 67-72p, foi observada pelo fluorescent actin staining (FAS) test. Foi visualizado um aumento no número de bactérias viáveis no compartimento intracelular após tratamento de células HEp-2 ou dos microrganismos com Fn. A presença de partículas de látex adsorvidas com 67-72p no interior de vacúolos frouxos em células HEp-2 sugeriu que estas proteínas podem causar efeito citotóxico. A avaliação através das colorações com Azul de Tripan, DAPI e os ensaios de redução utilizando MTT demonstraram um decréscimo na viabilidade de células tratadas com 67-72p. As mudanças morfológicas observadas 3 horas após o início do tratamento com 67-72p incluíram vacuolização, fragmentação nuclear e formação de corpúsculos apoptóticos. A citometria de fluxo revelou um decréscimo de 15,13% no volume/tamanho de células tratadas com 67-72p. Além disso, o ensaio utilizando Iodeto de Propídio (IP) e Anexina V (AV)-FITIC demonstrou que havia 66,1% de células vivas (IP-/AV-), 16,6% de células em apoptose inicial (IP-/AV+) e 13,8% de células em apoptose tardia ou necrose secundária. Em conclusão, as 67-72p estão diretamente envolvidas na interação com Fn e Fbn. As proteínas não fimbriais 67-72p são hemaglutininas implicadas na aderência a células respiratórias e na internalização. Além disso, estas proteínas podem atuar como fatores de virulência em potencial para induzir apoptose de células epiteliais nos estágios iniciais da difteria e nas infecções invasivas causadas pelo C. diphtheriae

Quantificação das células estreladas ativadas / miofibroblastos e análise da apoptose das células do fígado durante a terapia celular na fibrose hepática em ratos

A fibrose hepática é o resultado de uma resposta cicatrizante frente a repetidas lesões no fígado, e é caracterizada pelo acúmulo excessivo de proteínas da matriz extracelular (MEC) no parênquima hepático, incluindo colágeno, fibronectina, elastina, laminina e proteoglicanos, com a participação de diferentes populações celulares do fígado. As principais células responsáveis pela síntese de proteínas da MEC na fibrose hepática são as células estreladas hepáticas ativadas e os miofibroblastos, que surgem após estímulo inflamatório e são caracterizadas pela expressão de alfa-actina de músculo liso (α-SMA). Sabe-se que durante a progressão da fibrose hepática, ocorre a morte de hepatócitos e sua substituição por células fibrogênicas α-SMA+. A apoptose dessas células fibrogênicas é de grande relevância para a regressão da fibrose e regeneração hepática. Nos últimos anos, a terapia com células tronco de medula óssea tem sido utilizada para estimular a regeneração hepática em diferentes modelos experimentais e protocolos clínicos. A fração mononuclear da medula óssea adulta possui duas populações de células-tronco importantes no tratamento de diversas doenças hepáticas: células-tronco hematopoiéticas e células-tronco mesenquimais. O objetivo deste estudo foi analisar a expressão de α-SMA e o processo de apoptose de células hepáticas durante a fibrose hepática induzida por ligadura do ducto biliar (LDB) e após o transplante de células mononucleares de medula óssea (CMMO). Os fígados foram coletados de ratos dos seguintes grupos: normal, 14 dias de LDB, 21 dias de LDB e animais que receberam CMMO após 14 dias de LDB, e foram analisados após 7 dias (totalizando 21 dias de LDB). Para quantificar a expressão de α-SMA por células fibrogênicas nos grupos experimentais, foi realizada imunoperoxidase para α-SMA, seguida de morfometria no programa Image Pro Plus. Para analisar a apoptose nas células hepáticas, foi realizada imunoperoxidase e Western Blotting (WB) para caspase-3 (proteína apoptótica) e imunofluorescência com dupla-marcação para caspase-3 e α-SMA, seguida de observação em microscópio confocal. Os resultados da quantificação de α-SMA por morfometria mostraram que a expressão de α-SMA aumentou significativamente 14 e 21 dias após a LDB. Entretanto, essa expressão diminuiu significativamente no grupo tratado com CMMO, que apresentou parênquima hepático mais preservado em relação ao grupo com 21 dias de LDB. Os resultados de imunoperoxidase, WB e microscopia confocal para expressão de caspase-3 demonstraram que essa proteína diminuiu nos animais fibróticos com 14 e 21 dias de LDB com relação ao grupo normal, e estava significativamente elevada no grupo tratado com CMMO. A análise por microscopia confocal demonstrou que algumas células coexpressaram α-SMA e caspase-3 nos animais tratados com CMMO, sugerindo a morte de células fibrogênicas e remodelamento do parênquima hepático.

Papel de metaloproteases de Estreptococos do grupo B na interação,viabilidade celular e indução de apoptose e necrose em células endoteliais e epiteliais humanas

Estreptococos do grupo B (EGB) é a principal causa de sepse e meningite neonatal e tem sido recentemente reconhecido como patógeno responsável por infecções invasivas em adultos imunocomprometidos (idosos ou portadores de doenças crônicas). Os EGB produzem inúmeras enzimas extracelulares, várias das quais interagem com o sistema imune do hospedeiro e são importantes durante a interação EGB-hospedeiro, bem como para o desenvolvimento da doença. Estudos anteriores mostraram que metaloproteases estão envolvidas em várias vias metabólicas em diferentes tipos celulares. Por esta razão, nós decidimos investigar o possível envolvimento de metaloproteases de EGB durante a interação celular e apoptose/necrose induzida pelo micro-organismo em células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) e da linhagem de epitélio respiratório (A549). Tratamento de EGB com inibidores de metaloproteases (EDTA, EGTA e FEN) não induziu alterações no crescimento bacteriano, mas promoveu alterações na expressão de proteínas de superfície, capacidade adesiva e perfil de sobrevivência intracelular do patógeno. O EGB e o sobrenadante do crescimento bacteriano (meio condicionado; MC) promoveram a morte das células HUVEC e A549. Contudo, o tratamento com inibidores de metaloproteases restauraram a viabilidade celular induzida pelos EGB e o MC, sugerindo que metaloproteases bacteriana estão envolvidas no rompimento da barreira celular, promovendo a disseminação bacteriana. Este trabalho descreve pela primeira vez apoptose e necrose induzidas pelo EGB e MC em HUVEC e células A549 após 24h de incubação, respectivamente. Nós também observamos redução da pró-caspase-3 após infecção das HUVEC com EGB e MC, sugerindo ativação da caspase-3. Além disso, o aumento da expressão da proteína pró-apoptótica Bax e diminuição dos níveis da proteína anti-apoptótica Bcl-2 em HUVEC, demonstram o envolvimento do mecanismo apoptótico mitocondrial (via intrínseca). A melhor compreensão das bases moleculares da patogênese do EGB contribui para identificar novas moléculas bacterianas e hospedeiras que podem representar novos alvos terapêuticos ou imunoprofiláticos contra a doença causada por esse patógeno neonatal.

A leptina regula a proliferação celular e a apoptose na próstata humana

A hiperplasia prostática benigna (HPB) é a doença na qual a próstata demonstra um crescimento anormal e sua prevalência aumenta com o envelhecimento. Leptina, a adipocina mais notável, tem um importante papel na regulação do sistema reprodutivo. Esse trabalho tem por fim avaliar o papel da leptina no tecido prostático humano, utilizando a cultura de tecido in vitro, avaliando a proliferação celular e a expressão dos genes do fator de crescimento do fibroblasto 2 (FGF2), da enzima aromatase e dos genes apoptóticos. De 2009 a 2011, amostras de tecido hiperplásico humano foram obtidas pela prostatectomia transvesical em quinze pacientes com próstatas de volume aumentadas. Cada amostra foi dividida em quatro partes simétricas, mantidas no meio RPMI suplementado com soro fetal bovino a 10%, e 1ng/mL de gentamicina, adicionados a 16 ng/mL de leptina (Leptina) ou não (Controle). Após três horas a expressão dos genes de FGF2, aromatase, Bax, Bcl-x e Bcl-2 foram avaliados por RT-PCR em tempo real. A proliferação celular foi avaliada por imunohistoquímica para PCNA. O tratamento com leptina levou a um aumento na expressão de Bax (C=0.40.1; L=0.90.2; p<0.05), enquanto as expressões de Bcl-2 (C=19.95.6; L=5.61.8; p< 0.05) e Bcl-x (C=0.20.06; L=0.070.02; p<0.05) foram significativamente reduzidas. Não houve alteração significativa na expressão de FGF2, enquanto a expressão da aromatase foi significativamente (C=1.90.6; L=0.40.1; p<0.04) reduzida. A leptina também levou a um aumento na proliferação celular (C=21.80.5; L=64.80.9; p<0.0001). Dessa forma, concluímos que a leptina tem um importante papel na manutenção do crescimento fisiológico da próstata, desde que estimula tanto a proliferação celular como a apoptose, com diminuição na expressão do gene da aromatase.

Apoptose induzida por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Streptococcus agalactiae, ou Streptococcus do grupo B (GBS), é um importante patógeno oportunista que causa pneumonia, sepse e meningite em recém-nascidos e infecções em adultos imunocomprometidos. O pulmão aparentemente é o portal de entrada para o EGB na corrente sanguínea o que pode evoluir para uma septicemia. Os mecanismos de virulência relevantes envolve a habilidade do EGB em penetrar e sobreviver intracelularmente em células hospedeiras. Neste trabalho, foram analisados os mecanismos moleculares da apoptose epitelial induzida pelo EGB, e a produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) em células epiteliais respiratórias A549 durante a infecção por EGB. Todas as amostras de EGB exibiram a capacidade de aderir e invadir células A549. A sobrevivência intracelular do EGB em células A549 ocorreu durante 24 h de incubação sem replicação do patógeno. No entanto, a amsotra 88641-V isolada de vagina não sobreviveu após 0,5 h de interação. O EGB promoveu a perda de viabilidade do epitélio durante a infecção. As alterações morfológicas em células A549 infectadas com o EGB incluem arredondamento celular, condensação nuclear, encolhimento celular e perda de contato célula-célula e célula-substrato. A dupla marcação AV/IP revelou que amostras de EGB sorotipo III induziram apoptose enquanto amostras do sorotipo V induziram morte celular semelhante a necrose em células A549. Caspase-3 foi ativada durante a apoptose induzida por EGB em células epiteliais. No entanto, a ativação de caspases-8 e -9 foi detectada apenas para a amostra 88641-V e as amostras EGB do sorotipo III, respectivamente. Experimentos comparativos de Immunoblotting revelaram que o EGB induziu um aumento da expressão Bim, uma proteína pró-apoptótica e diminuiu a expressão de Bcl-2 e Bcl-xL, proteínas anti-apoptóticas. As células A549 apresentaram perda de potencial de membrana mitocondrial Δψm e co-localização com o Bax. Ensaio de espectrometria de massa identificou a proteína PI-2a, uma proteína estrutural de pili, que exibe atividade carboxipepdidase. Descobrimos que os dois sorotipos (III e V) induziram a produção ROS e NO em células A549. Em conclusão, a apoptose induzida pelo EGB em células A549 é um mecanismo importante de virulência, resultando na destruição de tecidos, escape do sistema imune do hospedeiro com espalhamento bacteriano e, em consequência, a doença invasiva ou uma infecção sistémica.

Propriedades adesivas a substratos abióticos e bióticos, invasão e indução de apoptose celular de Corynebacterium pseudodiphtheriticum

A ocorrência de fenótipos multirresistentes de Corynebacterium pseudodiphtheriticum e sua associação a infecções graves, com elevada mortalidade em pacientes imunocomprometidos, aliados ao escasso conhecimento da virulência e patogenia destas infecções, motivou esta pesquisa, que teve como objetivo investigar mecanismos de virulência e resistência microbiana deste agente entre pacientes de um hospital universitário brasileiro. Um total de 113 amostras de C. pseudodiphtheriticum identificadas por métodos bioquímicos convencionais e sistema API-Coryne isoladas de pacientes de diferentes grupos etários. Os micro-organismos eram, em sua maioria, relacionados a infecções no trato respiratório (27,45%), urinário (29,20%) e sitios intravenosos (18,60%) e cerca de 32,70% das amostras foram provenientes de pacientes com pelo menos uma das condições predisponentes: insuficiência renal; transplante renal, tuberculose em paciente HIV+, câncer, cirrose hepática, hemodiálise e uso de cateter. As amostras testadas revelaram-se multirresistentes sendo a maioria resistente à oxacilina, eritromicina e clindamicina. A adesão das cepas ao poliestireno e ao poliuretano indicou o envolvimento de hidrofobicidade da superfície celular na fase inicial da formação de biofilmes. O crescimento subsequente conduziu à formação de microcolônias, agregados bacterianos densos incorporados na matriz exopolimérica rodeada por espaços vazios, típica de biofilmes maduros. Adicionalmente, a interação do micro-organismo com fibrinogênio e fibronectina humana indica o envolvimento destes componentes séricos na formação de biofilme, sugerindo a participação de diferentes adesinas neste processo e a capacidade deste agente formar biofilme in vivo. A afinidade por esses componentes e a formação de biofilme podem contribuir para o estabelecimento e disseminação da infecção no hospedeiro. Adicionalmente, as cepas de C. pseudodiphtheriticum isoladas de pacientes com infecções localizadas (ATCC10700/Pharyngitis) e sistêmicas (HHC1507/Bacteremia) exibiram um padrão de aderência agregativa-like a células HEp-2, caracterizado por aglomerados de bactérias com aparência de um "empilhado de tijolos". Através do teste FAS e ensaios de interação na presença de inibidores de citoesqueleto, demonstramos o envolvimento da polimerização de actina na internalização das cepas testadas. A internalização bacteriana e rearranjo do citoesqueleto pareceu ser parcialmente desencadeado pela ativação da tirosina-quinase. Finalmente, C. pseudodiphtheriticum foi capaz de sobreviver no ambiente intracelular e embora não tenha demonstrado capacidade de replicar intracelularmente, células HEp-2 foram incapazes de eliminar o patógeno completamente no ambiente extracelular no período de 24 horas. Todas as cepas estudadas foram capazes de induzir apoptose em células epiteliais 24 horas pós-infecção evidenciada pelo aumento significativo no número de células mortas e pela ocorrência de alterações nucleares reveladas através dos métodos de coloração pelo azul Trypan, pelo DAPI e microscopia electrônica de transmissão. Alterações morfológicas incluindo a vacuolização, a fragmentação nuclear e a formação de corpos apoptóticos foram observadas neste período. A citometria de fluxo demonstrou ainda uma diminuição significativa no tamanho das células infectadas e a utilização de dupla marcação (iodeto de propídio / anexina V) permitiu a detecção da ocorrência de necrose e apoptose tardia. Em conclusão, o conhecimento de tais características contribuiu para a compreensão de mecanismos envolvidos no aumento da frequência de infecções graves com elevada mortalidade em pacientes no ambiente hospitalar, por C. pseudodiphtheriticum, um patógeno rotineiramente subestimado em países em desenvolvimento.

Aderência, invasão e indução de apoptose por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Estreptococos do grupo B (EGB), principalmente sorotipo III são a principal causa de pneumonia neonatal, sepse e meningite. O potencial de virulência das amostras de EGB pode determinar a colonização ou a infecção do hospedeiro. Como o pulmão constitui uns dos primeiros órgãos durante o processo de invasão sistêmica por EGB, nós decidimos investigar os mecanismos de adesão e invasão de amostras do sorotipo III (90356-líquor e 80340-vagina) com linhagem de células epiteliais do pulmão humano (A549). Desta forma, o principal objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de aderência e invasão de duas amostras de EGB sorotipo III com células de epiteliais pulmonares A549, a persistência bacteriana intracelular, a fusão com compartimentos acídicos, potencial citotóxico e indução de apoptose. As amostras mostraram capacidade de aderir e invadir o epitélio pulmonar A549, onde a amostra 90356-líquor isolada de paciente a que apresentou maior propriedade adesiva e invasiva que a amostra 80340-vagina (p<0,05). Ambas as cepas mostraram persistência intracelular sem replicação no interior do epitélio respiratório até 24h de incubação. Além disso, verificamos que os EGB são capazes de promover vacuolização celular permanecendo viáveis dentro de vacúolos acídicos, sugerindo a ocorrência de fusão lisossomo-fagossomo. A amostra 90356-líquor também mostrou maior citotoxidade quando comparada com a amostra 80340-vagina. A análise por citometria de fluxo demonstrou, pela primeira vez, que o EGB induz apoptose em epitélio respiratório, podendo representar um mecanismo importante para o desenvolvimento da lesão celular aguda e a patogênese bacteriana.

Vaccinia virus assembly and motility

Vaccinia virus, the prototype member of the orthopoxviruses, is the largest and the most complex virus known. After replication of its genome and expression of the viral proteins, vaccinia undergoes a complicated assembly process which produces two distinct infectious forms. The first of these, the intracellular mature virus (IMV), develops from the immature virion (IV) after packaging of the genome and cleavage of the core proteins. During the transition of the IV to the IMV, a new core structure develops in the centre of the virion, concomitantly with the appearance of spike-like structures which extend between this core and the surrounding membranes of the IMV. I describe the characterization of p39 (gene A4L) which is hypothesized to be one component of these spikes. p39 is a core protein, but has strong associations with the membranes surrounding the IMV, possibly due to an interaction with p21 (A17L). Due to its location between the core and the membranes of the IMV, p39 is ideally situated to act as a matrix-like linker protein and may play a role in the formation of the core during the transition of the IV to the IMV. The IMV is subsequently wrapped by a membrane cisterna derived from the trans Golgi network, to form the intracellular enveloped virus (IEV). I show that the IEV can co-opt the actin cytoskeleton of the host cell in order to induce the formation of actin tails which extend from one side of the virion. These actin tails propel the virus particle, both intra- and intercellularly, at speeds of up to 2.8µm/min. On reaching the plasma membrane, the virus particles project out from the cell surface at the tip of virally induced microvilli. The outer membrane of the IEV is thought to fuse with the plasma membrane at the tip of these projections, thus exposing the second infectious form of vaccinia. This is thought to be the means by which the cell-associated enveloped virus is presented to neighbouring cells, thereby facilitating the direct cell-to-cell spread of virus particles.

Direct TLR2 signaling is critical for NK cell activation and function in response to vaccinia viral infection.

Natural killer (NK) cells play an essential role in innate immune control of poxviral infections in vivo. However, the mechanism(s) underlying NK cell activation and function in response to poxviruses remains poorly understood. In a mouse model of infection with vaccinia virus (VV), the most studied member of the poxvirus family, we identified that the Toll-like receptor (TLR) 2-myeloid differentiating factor 88 (MyD88) pathway was critical for the activation of NK cells and the control of VV infection in vivo. We further showed that TLR2 signaling on NK cells, but not on accessory cells such as dendritic cells (DCs), was necessary for NK cell activation and that this intrinsic TLR2-MyD88 signaling pathway was required for NK cell activation and played a critical role in the control of VV infection in vivo. In addition, we showed that the activating receptor NKG2D was also important for efficient NK activation and function, as well as recognition of VV-infected targets. We further demonstrated that VV could directly activate NK cells via TLR2 in the presence of cytokines in vitro and TLR2-MyD88-dependent activation of NK cells by VV was mediated through the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway. Taken together, these results represent the first evidence that intrinsic TLR signaling is critical for NK cell activation and function in the control of a viral infection in vivo, indicate that multiple pathways are required for efficient NK cell activation and function in response to VV infection, and may provide important insights into the design of effective strategies to combat poxviral infections.

Evaluation of the matabolic response of osteosarcoma cells to conventional and new anticancer drugs by NMR metabolomics

The main scope of this work was to evaluate the metabolic effects of anticancer agents (three conventional and one new) in osteosarcoma (OS) cells and osteoblasts, by measuring alterations in the metabolic profile of cells by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy metabolomics. Chapter 1 gives a theoretical framework of this work, beginning with the main metabolic characteristics that globally describe cancer as well as the families and mechanisms of action of drugs used in chemotherapy. The drugs used nowadays to treat OS are also presented, together with the Palladium(II) complex with spermine, Pd2Spm, potentially active against cancer. Then, the global strategy for cell metabolomics is explained and the state of the art of metabolomic studies that analyze the effect of anticancer agents in cells is presented. In Chapter 2, the fundamentals of the analytical techniques used in this work, namely for biological assays, NMR spectroscopy and multivariate and statistical analysis of the results are described. A detailed description of the experimental procedures adopted throughout this work is given in Chapter 3. The biological and analytical reproducibility of the metabolic profile of MG-63 cells by high resolution magic angle spinning (HRMAS) NMR is evaluated in Chapter 4. The metabolic impact of several factors (cellular integrity, spinning rate, temperature, time and acquisition parameters) on the 1H HRMAS NMR spectral profile and quality is analysed, enabling the definition of the best acquisition parameters for further experiments. The metabolic consequences of increasing number of passages in MG-63 cells as well as the duration of storage are also investigated. Chapter 5 describes the metabolic impact of drugs conventionally used in OS chemotherapy, through NMR metabolomics studies of lysed cells and aqueous extracts analysis. The results show that MG-63 cells treated with cisplatin (cDDP) undergo a strong up-regulation of lipid contents, alterations in phospholipid constituents (choline compounds) and biomarkers of DNA degradation, all associated with cell death by apoptosis. Cells exposed to doxorubicin (DOX) or methotrexate (MTX) showed much slighter metabolic changes, without any relevant alteration in lipid contents. However, metabolic changes associated with altered Krebs cycle, oxidative stress and nucleotides metabolism were detected and were tentatively interpreted at the light of the known mechanisms of action of these drugs. The metabolic impact of the exposure of MG-63 cells and osteoblasts to cDDP and the Pd2Spm complex is described in Chapter 6. Results show that, despite the ability of the two agents to bind DNA, the metabolic consequences that arise from exposure to them are distinct, namely in what concerns to variation in lipid contents (absent for Pd2Spm). Apoptosis detection assays showed that, differently from what was seen for MG-63 cells treated with cDDP, the decreased number of living cells upon exposure to Pd2Spm was not due to cell death by apoptosis or necrosis. Moreover, the latter agent induces more marked alterations in osteoblasts than in cancer cells, while the opposite seemed to occur upon cDDP exposure. Nevertheless, the results from MG-63 cells exposure to combination regimens with cDDP- or Pd2Spm-based cocktails, described in Chapter 7, revealed that, in combination, the two agents induce similar metabolic responses, arising from synergy mechanisms between the tested drugs. Finally, the main conclusions of this thesis are summarized in Chapter 8, and future perspectives in the light of this work are presented.