Estudo da virulência, adesão e características fenotípicas de isolados do complexo Sporothrix

A esporotricose é uma doença micótica, infecciosa e crônica, que envolve o tecido cutâneo e subcutâneo, e que pode afetar seres humanos e animais. Esta micose sempre foi atribuída a um único patógeno, o Sporothrix schenckii, um fungo termodimórfico, que cresce como levedura a 37 C e como micélio à temperatura ambiente. No entanto, nos últimos anos, foi demonstrado que isolados identificados como S. schenckii apresentavam grande variabilidade genética, sugerindo que este táxon consiste em um complexo de espécies. Esta doença é causada pela implantação traumática do patógeno fúngico, porém, os mecanismos de invasão e disseminação deste microorganismo, bem como as moléculas envolvidas nestes processos, ainda são pouco conhecidos. Com base nessas informações, este trabalho visa identificar moléculas de superfície deste patógeno envolvidas na interação deste fungo com proteínas matriciais, bem como analisar diferenças fenotípicas entre espécies do denominado complexo Sporothrix. Foram utilizados, neste estudo, cinco isolados de Sporothrix spp., sendo três isolados clínicos, um isolado ambiental e um isolado de gato. A virulência de cada isolado foi comparada à capacidade adesiva à proteína matricial fibronectina. Foi observado que os isolados com maior capacidade infectiva eram os que apresentavam maior capacidade adesiva à fibronectina. Verificamos então a expressão de adesinas para fibronectina na superfície de cada isolado, por Western blot, e observamos que os isolados mais virulentos e com maior capacidade adesiva expressavam mais adesinas para fibronectina. Bandas reativas com o anticorpo monoclonal contra adesina gp70 (mAb P6E7) foram reveladas nos extratos de parede celular dos isolados estudados. Análises por microscopia confocal revelaram a co-localização da gp70 com a adesina para fibronectina na superfície dos isolados. Análises filogenéticas demonstraram que os isolados estudados possuíam diferenças genotípicas capazes de agrupá-los em duas espécies, S. schenckii e S. brasiliensis. Esta análise revelou que o isolado avirulento era S. brasiliensis e não S. schenckii, como se pensava. Este dado novo nos levou a verificar se a virulência e as características fenotípicas estariam relacionadas ao genótipo. A avaliação da virulência mostrou que outro isolado de S. brasiliensis era tão virulento quanto os isolados de S. schenckii. Além disso, as características morfológicas, como tamanho, forma e perfil de crescimento, das fases miceliana e leveduriforme, e características microscópicas da parede das leveduras também foram avaliadas. Porém, não foi possível correlacionar, de forma clara, a morfologia celular com a especiação do gênero Sporothrix. A expressão da gp70 na superfície das duas espécies foi verificada e foi observado que o isolado virulento de S. brasiliensis quase não expressa a gp70 na sua superfície em contraste com o isolado avirulento de S. brasiliensis, que além de expressar esta glicoproteína em grande quantidade ainda a libera para o meio extracelular. Este estudo mostra que há uma correlação direta entre virulência e expressão de adesinas, porém, sem qualquer relação entre características fenotípicas e genótipo.

Sporothrix schenckii complex biology: environment and fungal pathogenicity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da eficácia de uma nova formulação de anfotericina B poliagregada em diferentes esquemas terapêuticos no tratamento da esporotricose experimental causada por Sporothrix brasiliensis

A esporotricose é uma micose subcutânea, crônica, causada por espécies termo-dimórficas do complexo Sporothrix schenckii. Esta micose apresenta diferentes manifestações clínicas sendo mais comum a forma linfocutânea. Casos graves causados por Sporothrix brasiliensis têm sido descritos recentemente, exigindo um tratamento prolongado com antifúngicos de alta toxicidade como a anfotericina B-desoxicolato ou suas versões menos tóxicas, mas de alto custo. Neste trabalho visamos testar in vitro e in vivo a eficácia de uma nova formulação intravenosa de anfotericina B poliagregada (P-AmB) e testar in vivo sua versão semi-sólida (AmB tópica), comparando-a com o itraconazol (ITC) e a anfotericina B-desoxicolato (D-AmB). Ensaios de susceptibilidade in vitro com S. brasiliensis mostraram que esta espécie é suscetível aos antifúngicos testados. Para os testes de eficácia in vivo foram estabelecidos um modelo de esporotricose disseminada e outro de esporotricose subcutânea, causados por S. brasiliensis. No modelo de esporotricose disseminada camundongos BALB/c foram inoculados intravenosamente com leveduras de S. brasiliensis e, 72 h pós-infecção, tratados sob diferentes regimes terapêuticos: i) uma monoterapia de ITC, D-AmB ou P-AmB; ii) uma combinação terapêutica entre D-AmB e ITC ou P-AmB e ITC; iii) um regime de pulso com D-AmB ou P-AmB. A sobrevivência (n= nove) e a carga fúngica em órgãos internos (n= três, no mínimo) foram avaliadas, sendo observado que o regime de pulso com D-AmB ou P-AmB foi o mais efetivo em prolongar a sobrevivência dos animais e reduzir a carga fúngica nos órgãos, seguido pela combinação terapêutica, porém o tratamento com D-AmB e ITC foi a combinação mais efetiva. A monoterapia com ITC e P-AmB e D-AmB foram menos eficazes, sendo corroborados pelas análises histopatológicas. Ensaios de toxicidade in vivo com as diferentes drogas revelaram que ITC e D-AmB induziram a uma toxicidade hepática e renal nos animais, respectivamente, mas P-AmB não induziu a nenhuma toxicidade. Nos ensaios de citoxicidade in vitro foi observado que ITC foi a menos citotóxica e hemolítica e a mais seletiva das drogas testadas, seguida por P-AmB, que foi menos citotóxica e mais seletiva que D-AmB. No modelo de esporotricose subcutânea camundongos da mesma linhagem foram inoculados por via subcutânea com conídios de S. schenckii e de S. brasiliensis (n=9/ grupo). Os animais infectados com S. brasiliensis apresentaram regressão das lesões primárias e disseminação. Usando o modelo de esporotricose subcutânea murina causada por S. brasiliensis testamos peliminarmente a formulação tópica de AmB poliagregada, que reduziu a extensão das lesões de animais infectados. Este é o primeiro trabalho a avaliar diferentes regimes de tratamento da esporotricose disseminada murina causada por S. brasiliensis utilizando ITC, D-AmB e uma nova formulação menos tóxica de anfotericina B poliagregada. O estudo revelou que o regime de pulso foi o mais eficaz para as formulações intravenosas de AmB. Nosso estudo também estabeleceu pioneiramente um modelo de esporotricose subcutânea induzido por S. brasiliensis, que se revelou uma ferramenta útil para comparar a virulência das espécies do complexo S. schenckii e para testar a eficácia de antifúngicos contra essas novas espécies.

Envolvimento do inflamassoma e citocinas na resposta imunológica em infecção induzida pelo fungo Sporothrix schenckii

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Raman spectroscopy of some complex arsenate minerals—implications for soil remediation

The application of spectroscopy to the study of contaminants in soils is important. Among the many contaminants is arsenic, which is highly labile and may leach to non-contaminated areas. Minerals of arsenate may form depending upon the availability of specific cations for example calcium and iron. Such minerals include carminite, pharmacosiderite and talmessite. Each of these arsenate minerals can be identified by its characteristic Raman spectrum enabling identification.

Abstracting and correlating heterogeneous events to detect complex scenarios

The research presented in this thesis addresses inherent problems in signaturebased intrusion detection systems (IDSs) operating in heterogeneous environments. The research proposes a solution to address the difficulties associated with multistep attack scenario specification and detection for such environments. The research has focused on two distinct problems: the representation of events derived from heterogeneous sources and multi-step attack specification and detection. The first part of the research investigates the application of an event abstraction model to event logs collected from a heterogeneous environment. The event abstraction model comprises a hierarchy of events derived from different log sources such as system audit data, application logs, captured network traffic, and intrusion detection system alerts. Unlike existing event abstraction models where low-level information may be discarded during the abstraction process, the event abstraction model presented in this work preserves all low-level information as well as providing high-level information in the form of abstract events. The event abstraction model presented in this work was designed independently of any particular IDS and thus may be used by any IDS, intrusion forensic tools, or monitoring tools. The second part of the research investigates the use of unification for multi-step attack scenario specification and detection. Multi-step attack scenarios are hard to specify and detect as they often involve the correlation of events from multiple sources which may be affected by time uncertainty. The unification algorithm provides a simple and straightforward scenario matching mechanism by using variable instantiation where variables represent events as defined in the event abstraction model. The third part of the research looks into the solution to address time uncertainty. Clock synchronisation is crucial for detecting multi-step attack scenarios which involve logs from multiple hosts. Issues involving time uncertainty have been largely neglected by intrusion detection research. The system presented in this research introduces two techniques for addressing time uncertainty issues: clock skew compensation and clock drift modelling using linear regression. An off-line IDS prototype for detecting multi-step attacks has been implemented. The prototype comprises two modules: implementation of the abstract event system architecture (AESA) and of the scenario detection module. The scenario detection module implements our signature language developed based on the Python programming language syntax and the unification-based scenario detection engine. The prototype has been evaluated using a publicly available dataset of real attack traffic and event logs and a synthetic dataset. The distinct features of the public dataset are the fact that it contains multi-step attacks which involve multiple hosts with clock skew and clock drift. These features allow us to demonstrate the application and the advantages of the contributions of this research. All instances of multi-step attacks in the dataset have been correctly identified even though there exists a significant clock skew and drift in the dataset. Future work identified by this research would be to develop a refined unification algorithm suitable for processing streams of events to enable an on-line detection. In terms of time uncertainty, identified future work would be to develop mechanisms which allows automatic clock skew and clock drift identification and correction. The immediate application of the research presented in this thesis is the framework of an off-line IDS which processes events from heterogeneous sources using abstraction and which can detect multi-step attack scenarios which may involve time uncertainty.