Pesquisa em novas moléculas e estratégias antimicrobianas é crucial devido ao aumento de resistência a antibióticos pelos microrganismos. Polímeros antimicrobianos tem várias vantagens quando comparados a outros biocidas pequenos: maiores tempo de vida, potência, especificidade e baixa toxicidade residual. Logo, outras aplicações tecnológicas como recobrimentos, embalagens ou produtos têxteis antimicrobianos poderem ser exploradas. Em particular, derivados hidrossolúveis de quitosana, como os oligômeros de quitosana (OQ), são biopolímeros catiônicos extraídos de fontes renováveis que são candidatos promissores a serem agentes antimicrobianos de amplo espectro (fungos, bactérias gram-positivas e bactérias gram-negativas). Diferentemente da quitosana, que é sobretudo bioativa em pHs ácidos, OQ permanece catiônico – e portanto ativo – em pH fisiológico. Não obstante, o mecanismo exato pelo qual o polímero age nas membranas celulares permanece desconhecido em nível molecular. Este trabalho visa investigar o mecanismo de interação entre os OQ e modelos de membrana biomiméticos (Filmes de Langmuir). Para comparação, outro polieletrólito catiônico sintético com propriedades antibacterianas, o PAH – poli(hidrocloreto de alilamina) – foi investigado. Nós realizamos a Espectroscopia por Geração de Soma de Frequência (SFG) em Filmes de Langmuir de fosfolipídeos em água pura e em subfases contendo antimicrobianos. A Espectroscopia SFG nos permite obter o espectro vibracional de moléculas interfaciais (filme lipídico e moléculas que estão interagindo com ele: água e antimicrobianos) sem nenhuma contribuição de moléculas do interior do volume e é muito sensível às conformações lipídicas da membrana. Um fosfolipídeo zwitteriônico (DPPC) foi usado para modelar membranas tipo-humana, enquanto outro carregado negativamente (DPPG) modelava a tipo-bacteriana. Isotermas em subfases contendo antimicrobianos mostraram que ambos PAH e OQ causam uma pequena expansão das monocamadas de DPPC. Entretanto, para as monocamadas de DPPG ambos os polieletrólitos geraram uma expansão significativa. Entre eles, os OQ causaram um efeito mais drástico. Espectros SFG dos estiramentos CH mostraram que a conformação lipídica permaneceu bem empacotada em todos os casos (ligeiramente menos ordenada com PAH) apesar das expansões da membrana. Isto indica que os OQ foram inseridos formaram ilhas de OQ dentro do filme lipídico. Mudanças na forma de linha dos estiramentos da água interfacial indicaram que a adsorção de PAH em ambos os filmes foram capazes de compensar as cargas negativas, gerando uma inversão de cargas na superfície. Os espectros SFG dos grupos fosfato também indicaram que, em água pura, as cabeças polares de DPPC estão com uma orientação mais ordenada do que no caso do DPPG. Contudo, quando interagindo com os polieletrólitos catiônicos, as cabeças dos DPPGs se ordenam, ficando preferencialmente perpendicular à interface. Experimentos com antimicrobianos injetados na subfase enquanto os filmes de Langmuir já estavam condensados indicaram que os OQ foram capazes de penetrar na monocamada, embora causando uma expansão no filme menor. Esta comparação evidencia que a escolha da metodologia experimental afeta o resultado, mas ambas podem ser complementares, visto que podem representar diferentes fases do ciclo celular das biomembranas. A visão detalhada provida aqui para as interações moleculares desses polieletrólitos com filmes lipídicos podem os elucidar mecanismos de atividade biocida deles e auxiliar no planejamento racional de novos polímeros antimicrobianos. / Research on new antimicrobial molecules and strategies is crucial due to the increasing microorganism resistance to antibiotics. Antimicrobial Polymers have many advantages when compared to other small biocides: increased lifetimes, potency, specificity and lower residual toxicity. Therefore, they have great potential for technological applications, such as antimicrobial coatings, packages, or textile products. In particular, water-soluble derivatives of chitosan, such as chitosan oligomers (CO), are cationic biopolymers obtained from renewable sources that are promising candidates to a wide-spectrum antimicrobial agent (fungi, gram positive and gram negative bacteria). Unlike chitosan, which is mainly bioactive at acidic pH, CO remain cationic - and therefore active - at physiological pH. Nevertheless, the exact mechanism by which this polymer acts on the cell membranes remains unknown at the molecular level. This work aims at investigating the molecular interaction between CO and a biomimetic cell membrane model (Langmuir Film). For comparison, another synthetic cationic polylelectrolyte with antibacterial properties, PAH – poly(alylamine hydrochloride), has been investigated. We have carried out Sum-Frequency Generation (SFG) Spectroscopy on Langmuir Films of phospholipids on pure water and on antimicrobial containing subphases. SFG Spectroscopy allows obtaining the vibrational spectrum of interfacial molecules (lipid Langmuir Film and molecules interacting with it – water and antimicrobials), without any contribution from the bulk molecules, and is quite sensitive to the conformation of membrane lipids. A zwitterionic phospholipid (DPPC) was used to model human-like membranes, while a negatively charged phospholipid (DPPG) modeled bacterial-like membranes. Surface pressure-area isotherms on antimicrobial-containing subphases showed that both PAH and CO led to a small expansion of DPPC monolayers. However, for DPPG monolayers both polyelectrolytes led to significant expansion, with CO causing a more dramatic effect. SFG spectra in the CH stretch range showed that the lipid chain conformation remained always well ordered in all cases (slightly less ordered upon interacting with PAH), despite membrane expansion. This indicates that CO were inserted in the monolayer, forming islands of CO within the lipid film. Changes in the SFG spectral lineshape of OH stretches for the interfacial water molecules indicated that PAH adsorption on both DPPC and DPPG films was able to overcompensate the lipid negative charge and led to an overall surface charge reversal. The SFG spectra of the phosphate groups also indicated that in pure water the DPPC headgroups had a more ordered orientation than in the case of DPPG. Nevertheless, upon interaction with the cationic polyelectrolytes, the DPPG headgroups also become ordered, with a preferential orientation towards the subphase. Experiments with the antimicrobials injected in the subphase under a condensed Langmuir film indicated that CO were also capable of monolayer penetration, albeit causing a reduced film expansion. This comparison indicates that the choice of experimental methodology affects the outcome, but both may be complementary, as they may represent different phases of a biomembrane lifecycle. The detailed view provided here for the molecular interaction of these polyelectrolytes with lipid films may shed light on the mechanism of their biocidal activity and aid on a rational design of new antimicrobial polymers.

A imunidade inata que o mosquito apresenta tenta combater os patógenos dentro do organismo do mosquito impedindo que este seja transmitido para outros hospedeiros. A resposta celular apresenta três diferentes processos: fagocitose, encapsulamento e formação nodular, todos estes processos buscam eliminar os patógenos. Peptídeos antimicrobianos fazem parte da resposta humoral do mosquito, sendo codificados por genes e secretados por diversos tipos celulares. Um peptídeo novo pouco conhecido descoberto em Anopheles gambiae, a gambicina, demonstrou bons resultados no combate de parasitas. Na infecção por Plasmodium galleceum, não há diferença significativa na expressão deste peptídeo entre o grupo controle e infectado nos intervalos analisados. Na infecção por vírus dengue, sorotipo 2, a gambicina não apresenta diferença significativa no intervalo de 24 horas após a infecção, quando comparamos grupo controle e infectado, nos intervalos de 7 dias e 14 dias após a infecção, a expressão da gambicina é maior no grupo controle quando comparemos com o grupo infectado. / Innate immunity presents a mosquito tries to combat the pathogens inside the body of the mosquito preventing it from being transmitted to other hosts. The cellular response has three different processes: phagocytosis, encapsulation and nodule formation, all these processes seek to eliminate pathogens. Antimicrobial peptides are part of the humoral response mosquito being encoded by genes and secreted by several cell types. A little known new peptide discovered in Anopheles gambiae, the gambicina showed good results in controlling pests. In Plasmodium infection galleceum, there is no significant difference in the expression of this peptide between the control group and infected in the analyzed intervals. In infection with dengue virus serotype 2, the gambicina no significant difference within 24 hours after infection when comparing the control group and infected at intervals of 7 days and 14 days after infection, the expression is higher in gambicina control group when compare to the infected group.

Submitted by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-08-14T21:36:36Z No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) / Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-08-14T21:37:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WilliamFariasPortoTese2017.pdf: 13965916 bytes, checksum: 627497be290e274ade4f2d64a0b0d119 (MD5) Previous issue date: 2017-08-08 / Antimicrobial peptides (AMPs) are part of the innate immune system. Genetic modifications can lead to the imbalance in the production of AMPs, which in turn, can lead to several inflammatory and/or infectious conditions. In this context, the identification and characterization of AMPs variants caused by point mutations are important to medical monitoring of bearers of such mutations; mainly due to the fact that the effectiveness of conventional antimicrobial agents has been reduced due to the development of resistance by bacteria, a breakthrough of new drugs is made. In this context, synthetic AMPs, generated through several rational design methods, have been proposed as an alternative. Thus, aiming at solutions to this scenario, the present work presents two new approaches, which consist of a model for the prediction of activities of variants of human defensins; and the computer-aided design of plant peptides. In the first approach, it was elaborated a system of median lethal dose prediction, correlating previously published data and the solvation potential energy of the variants. This model was applied to human defenses, HD5 and HBD1, which in turn showed that several variants may be less potent and consequently their carriers may be more susceptible to bacterial infections. In this way, in the second approach, the guava peptide, Pg-AMP1, was used as a model for the development of new synthetic peptides, the guavanins. Structural analyzes of Pg- AMP1 indicated an extremely flexible and variable structure. Thus, a genetic algorithm for computer-aided rational design was applied to obtain a more stable structure. The prototype, guavanin 2, presented α-helix structuring in hydrophobic environments, and showed 100% efficacy against Gram-negative bacteria at low concentrations through the rupture of the bacterial membrane and causing hyperpolarization of the same. In sum, the methodologies and the molecules developed here bring new perspectives for the treatment of infections. / Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) fazem parte do sistema imune inato. Alterações genéticas podem levar ao desequilíbrio em sua produção, podendo gerar diversos quadros inflamatórios e/ou infecciosos. Neste contexto, a identificação e caracterização de variantes de PAMs geradas por mutações pontuais em seus respectivos genes são importantes para o acompanhamento médico dos portadores destas mutações; principalmente pelo fato de que a eficácia dos antimicrobianos convencionais está sendo reduzida devido ao desenvolvimento de resistência por parte das bactérias, tornando necessário o desenvolvimento de novos fármacos. Desta forma, PAMs sintéticos, gerados por meio de métodos de desenho racional, têm sido propostos como uma alternativa. Assim, visando desenvolver soluções para este cenário, o presente trabalho apresenta duas novas abordagens, que consistem em um modelo para predição de atividade de variantes de defensinas humanas; e o desenho assistido por computador de peptídeos de planta. Na primeira abordagem foi elaborado um sistema de predição de dose letal mediana correlacionando dados previamente publicados e a energia potencial de solvatação das variantes. Este modelo foi aplicado a defensinas humanas, HD5 e HBD1, indicando que diversas variantes são menos potentes e consequentemente seus portadores podem ser mais susceptíveis às infecções bacterianas. Neste sentido, na segunda abordagem, o peptídeo de goiaba, Pg-AMP1, foi utilizado como modelo para o desenvolvimento de novos peptídeos sintéticos, as guavaninas. As análises estruturais do Pg-AMP1 indicaram uma estrutura extremamente flexível e variável. Desse modo, um algoritmo genético para o desenho racional assistido por computador foi aplicado para a obtenção de uma estrutura mais estável. O protótipo, guavanina 2, apresentou estruturação em α-hélice em ambientes hidrofóbicos, e mostrou eficácia de 100% contra bactérias Gram-negativas em baixas concentrações através do rompimento da membrana bacteriana e causando hiperpolarização da mesma. Em suma, as metodologias e as moléculas desenvolvidas aqui trazem novas perspectivas para o tratamento de infecções.

Submitted by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-11-07T17:53:28Z No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) / Approved for entry into archive by Sara Ribeiro (sara.ribeiro@ucb.br) on 2018-11-07T17:53:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-07T17:53:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 StellaMarisdeFreitasLimaTese2018.pdf: 12066835 bytes, checksum: 9ad384b4f040333154c3598b59852583 (MD5) Previous issue date: 2018-08-21 / Failure of endodontic therapy is mainly based on the persistence of the microorganism inside the root canal system, perpetuating periradicular pathologies. The need for endodontic reintervention reduces the success rate and turns the development of new therapies into a necessity. Host defense peptides (HDPs) have a therapeutic potential because of its characteristics as broad spectrum antimicrobial activity, immunomodulatory capacity and repair induction. The present study aimed to demonstrate HDPs HHC-10, LL-37 and synoeca-MP activities compared to the commonly used chemical agents Ca(OH)2, NaOCl and chlorhexidine (CHX) in in vitro and in vivo environments. In vitro analysis involved (1) antimicrobial assays for MIC/MBC/MFC determination, antibiofilm and synergistic activities (against Candida albicans, Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus), (2) hemolytic assay and determination of therapeutic index, (3) immunomodulation assays (from RAW 264.7 monocytes) and (4) osteoclastogenesis assays (from mouse bone marrow cells). In vivo assays were based on periradicular lesions induced and treated in rats with subsequent analysis by radiographic, tomographic and histological examinations. Results demonstrated effective antimicrobial activity of HHC-10 (except antibiofilm activity) and synoeca-MP besides NaOCl and CHX. Higher therapeutic index was observed for peptides (HHC-10 and synoeca-MP) with low or no hemolytic activity. Synergism analysis demonstrated better interaction between synoeca-MP and CHX. Immune assays from monocyte cultures demonstrated a pro-inflammatory activity of LL-37 and synoeca-MP and a pro- and anti-inflammatory effect of HHC-10 and Ca(OH)2. However, none of the agents tested reduced osteoclastogenesis in vitro. In in vivo endodontic treatment conditions, HHC-10, synoeca-MP and Ca(OH)2 significantly reduced periapical lesions, although only peptides were able to reduce inflammation in histological analysis. Therefore, HHC-10 and synoeca-MP demonstrated in vitro and in vivo potential for application in endodontic therapy. However, further researches are needed regarding the mechanism of action of HDPs and the possible therapeutic formulations for future analysis in animal models. / O insucesso da terapia endodôntica está baseado na persistência de microrganismos principalmente no interior do sistema de canais radiculares, perpetuando as patologias perirradiculares associadas à tal infecção. A necessidade de reintervenção endodôntica reduz o percentual de sucesso e, portanto, o surgimento de novas terapias é necessário. Dessa forma, peptídeos de defesa do hospedeiro (PDHs) possuem potencial terapêutico associado às suas características de atividade antimicrobiana de amplo espectro, capacidade imunomodulatória e indução de reparo. O presente estudo objetivou demonstrar a atividade dos PDHs HHC-10, LL-37 e synoeca-MP comparado aos agentes químicos comumente utilizados Ca(OH)2, NaOCl e clorexidina (CHX) em ambientes in vitro e in vivo. Para tanto, foram realizadas análises in vitro envolvendo: (1) ensaios antimicrobianos com determinação de MIC/MBC/MFC, atividade antibiofilme e atividade sinérgica (contra Candida albicans, Enterococcus faecalis e Staphylococcus aureus), (2) ensaio hemolítico e determinação do índice terapêutico, (3) ensaios de imunomodulação (a partir de monócitos RAW 264.7) e (4) ensaios osteoclastogênese (a partir de células da medula óssea de camundongos). Os ensaios in vivo foram conduzidos a partir das lesões perirradiculares induzidas e tratadas em ratos com subsequente análise por exames radiográficos, tomográficos e histológicos. Assim, os resultados demonstraram efetiva atividade antimicrobiana dos peptídeos HHC-10 (exceto atividade antibiofilme) e synoeca-MP além do NaOCl e CHX. Observou-se maiores índices terapêuticos para os peptídeos (HHC-10 e synoeca-MP) com baixa ou nenhuma atividade hemolítica. As análises de interação demonstraram combinação sinérgica necessitando de menor concentração a partir da interação entre synoeca-MP e CHX. A partir da cultura de monócitos, observou-se uma atividade pró-inflamatória a partir dos peptídeos LL-37 e synoeca-MP e um efeito pró- e anti-inflamatório do peptídeo HHC-10 e do Ca(OH)2. No entanto, nenhum dos agentes testados reduziram a osteoclastogênese in vitro. Já em condições de tratamento endodôntico in vivo, os PDHs HHC-10, synoeca-MP e o Ca(OH)2 reduziram significativamente lesões periapicais, apesar de somente os peptídeos serem capazes de reduzir inflamação em análises histológicas. Portanto, os peptídeos HHC-10 e synoeca-MP demonstraram potencial in vitro e in vivo para aplicação na terapia endodôntica. No entanto, faz-se necessário maiores investigações sobre o mecanismo de ação dos mesmos e possíveis formulações terapêuticas para futuros testes em modelos animais.

Partículas e filmes híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário (CAQ) foram caracterizados quanto a propriedades físicas e atividade contra cepas de Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Partículas híbridas foram obtidas a partir de fragmentos de bicamada (BF) de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), adicionados consecutivamente de soluções de carboximetilcelulose (CMC) e cloreto de poli (dialildimetilamônio) (PDDA) e, a seguir, caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico para determinação de distribuições de tamanho, diâmetro médio (Dz) e potencial-zeta (ζ). Filmes híbridos foram obtidos por revestimento rotacional de lamínulas de vidro a partir de uma solução clorofórmica de poli (metil metacrilato) (PMMA) e CAQ onde [PMMA] = 10 mg/mL e [CAQs] = 0,03 4 mM de DODAB, brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) ou brometo de tetrapropilamônio (TPAB). Molhabilidade dos filmes e difusibilidade dos CAQs nos filmes imersos em água foram avaliadas por determinação de ângulo de contato e de tensão superficial na interface ar-água, respectivamente. Atividade antimicrobiana foi avaliada por plaqueamento e contagem de viáveis, tanto para os filmes quanto para as partículas. Para os filmes, também foram determinados halos de inibição. Partículas de DODAB BF/ CMC/ PDDA exibiram Dz e ζ dependentes da concentração dos componentes. A 0,1 mM de DODAB, 0,1 mg/mL de CMC e 0,1 mg/mL de PDDA, foram obtidas partículas pequenas (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). Com 0,5 mM de DODAB, 0,5 mg/mL de CMC e 0,5 mg/mL de PDDA foram obtidas partículas grandes (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). Contra 107 UFC/mL, 1 - 2 µg/mL de PDDA, sozinho em solução ou em forma de partículas, matou 99 % das células de P. aeruginosa. O mesmo ocorreu contra S. aureus (107 UFC/mL) em 10 µg/mL de PDDA. A ação antimicrobiana mostrou-se dependente da quantidade de cargas positivas nas partículas e independente do tamanho da partícula. Filmes de PMMA/ CAQ apresentaram maior molhabilidade do que aqueles de PMMA puro. Filmes de PMMA/ DODAB e PMMA/ TPAB submersos em água não causaram alterações de tensão superficial na interface ar-água, indicando baixa difusibilidade destes CAQs a partir dos filmes. Filmes de PMMA/ CTAB submersos em água reduziram a tensão superficial até aproximadamente 60 mN/m, mostrando a difusibilidade do CTAB no filme e sua organização na interface ar-água. O efeito antimicrobiano dos filmes PMMA/ DODAB e PMMA/ CTAB foi dependente da concentração do CAQ utilizada no preparo do filme. Viabilidade celular de 0% contra 107 UFC/mL de ambas as bactérias ocorreu com 4 mM de DODAB ou, com 2 ou 0,2 mM de CTAB contra P. aeruginosa ou S. aureus, respectivamente. Filmes de PMMA/ TPAB não apresentaram atividade antimicrobiana. Com a emergência de micro-organismos resistentes aos antibióticos, os novos nanomateriais antimicrobianos híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário podem representar uma alternativa de fácil obtenção e baixo custo. / Hybrid particles and films from polymers and quaternary ammonium compounds (QAC) were characterized regarding its physical properties and antimicrobial activity against strains of Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 or Staphylococcus aureus ATCC 25923. Hybrid particles were obtained from dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer fragments (BF), consecutively added of carboximethylcellulose (CMC) and poly (diallyldimethylammonium) chloride (PDDA) solutions, and then, characterized by dynamic light-scattering for determination of size distributions, z-average diameter (Dz) and zeta-potential (ζ). Hybrid films were obtained by spin-coating of a chloroformic solution of poly (methylmethacrylate) (PMMA) and QAC on glass coverslips at [PMMA] = 10 mg/mL and [QACs] = 0.03 -4 mM where QACs were DODAB, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) or tetrapropylammonium bromide (TPAB). Films wettability and QACs diffusibility in the films immersed in water were evaluated by determinations of contact angle and surface tension at air-water interface, respectively. Antimicrobial activity was evaluated by plating and CFU counting both for particles and films. For the hybrid films, width of inhibition zone was also determined. DODAB BF/ CMC/ PDDA particles exhibited Dz and ζ dependent on the concentrations of the components. At 0.1 mM DODAB, 0.1 mg/mL CMC, and 0.1 mg/mL PDDA, small cationic particles were obtained (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). At 0.5 mM DODAB, 0.5 mg/mL CMC and 0.5 mg/mL PDDA, large cationic particles were obtained (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). At 107 CFU/mL, cell viability of 1 % for P. aeruginosa was obtained for PDDA in solution or covering particles at 1 or 2 µg/mL PDDA, respectively. Against S. aureus (107 CFU/mL) at 10 µg/mL PDDA, a similar result was obtained. The antimicrobial effect was dependent on the amount of positive charge on particles and independent on particle size. The hybrid films of PMMA/ QAC showed higher wettability than those of pure PMMA. PMMA/ DODAB and PMMA/ TPAB hybrid films, submerged in water, did not cause changes in surface tension at the air-water interface, indicating low diffusibility for both DODAB and TPAB in hybrid films. Films of PMMA/ CTAB, submerged in water, reduced the surface tension to about 60 mN/m, showing that CTAB could diffuse from the film to the air-water interface and change its surface tension. The antimicrobial effect of PMMA/ DODAB and PMMA/ CTAB hybrid films was clearly dependent on the QAC concentration used to prepare the films. Cell viability of 0% for P. aeruginosa and S. aureus (107 CFU/mL) occurred at 4 mM DODAB, or 2 and 0.2 mM CTAB, respectively. Films of PMMA/ TPAB showed no antimicrobial activity. With the emergence of microorganisms resistant to antibiotics, the novel hybrid antimicrobial nanomaterials may become important since they are inexpensive and easy to obtain.

Os insetos desenvolveram um sistema imune eficiente contra parasitas e patógenos, que compreende a resposta celular e a humoral. Os mecanismos celulares envolvem a fagocitose e a encapsulação pelos hemócitos, enquanto que as respostas humorais incluem a ativação da Profenoloxidase, e a síntese pelo corpo gorduroso dos peptídeos antimicrobianos, que são liberados na hemolinfa. Duas vias de sinalização intracelular, Toll e Imd, controlam a expressão dos genes codificadores dos peptídeos antimicrobianos. A análise do Genoma da abelha Apis mellifera permitiu a identificação dos genes dessas vias. No entanto, pouco se conhece do mecanismo de resposta imune nessas abelhas. Desta maneira, nos propusemos analisar a transcrição de genes efetores da resposta imune (abaecina, hymenoptaecina, defensina, transferrina, profenoloxidase), assim como os genes integrantes das vias de sinalização, tais como os genes de reconhecimento de microorganismos (PGRP, GNBP) e ainda, os de sinalização (cactus, relish, dorsal 1-B). Avaliamos também possíveis proteínas implicadas na resposta imune, como as proteínas de estocagem Vitelogenina, Hexamerina 70a, Lipoforina I/II e Lipoforina III. Finalmente, analisamos o efeito da nutrição e do envelhecimento sobre a imunidade em abelhas. Para análise da expressão dos genes das vias de sinalização, as abelhas foram infectadas com bactérias Serratia marcescens ou Micrococcus luteus por injeção ou via alimentação. A infecção com esses microorganismos provocou a transcrição de peptídeos antimicrobianos e de transferrina em altas quantidades após 3 e 12 horas de tratamento, além da alteração na quantidade de transcritos de outros genes. O papel dos genes profenoloxidase e dorsal na imunidade, descritos como codificadores de importantes proteínas em outros insetos, foi avaliado através da metodologia de silenciamento gênico por RNA de interferência. Observamos a diminuição da transcrição do gene alvo, mostrando a eficiência da metodologia. No entanto, a simples injeção de um RNA de fita dupla foi capaz de ativar o sistema imune de abelhas. Este efeito contribuiu para a dificuldade de atribuição do papel da Profenoloxidase na imunidade de abelhas. Contudo, os resultados de silenciamento de dorsal e suas isoformas, nos levaram a considerar que dorsal 1-A ou dorsal 2 participam da via de sinalização intracelular para produção de peptídeos antimicrobianos, principalmente de defensina. Em relação às proteínas de estocagem, tanto a quantidade de transcritos quanto de proteínas diminui após infecção com bactérias, indicando que estas proteínas estão envolvidas de alguma forma no processo de imunidade em abelhas. Além disso, consumo de alimentos ricos em proteína aumentou os níveis de transcritos das proteínas de estocagem, o que muito provavelmente favorece a manutenção da capacidade de resposta imune de abelhas. O efeito do envelhecimento no declínio da imunidade foi analisado em abelhas nutridoras (novas) e forrageiras (velhas) de uma colônia típica. Além disso, foram utilizadas abelhas de uma colônia single-cohort, que eram de uma mesma idade, mas algumas eram nutridoras, enquanto outras eram forrageiras. Todas as abelhas, independentemente da idade ou comportamento, foram capazes de ativar o sistema imune após infecção pela bactéria S. marcescens. No entanto, as abelhas com o comportamento de forrageira, independentemente da idade, sempre foram mais susceptíveis a infecções que as nutridoras. Este fato se deve, muito provavelmente, às diferenças fisiológicas entre essas abelhas, que proporciona às nutridoras maior competência à sobrevivência. / Insects have developed an efficient immune system against parasites and pathogens, which is comprised of both cellular and humoral responses. The cellular mechanisms involve phagocytosis and encapsulation by hemocytes, whereas the humoral responses include activation of prophenoloxidase and synthesis of antimicrobial peptides by the fat body, which are released into the hemolymph. Two signaling pathways, Toll and Imd, control the expression of genes encoding antimicrobial peptides. Genome-wide analyses of the honey bee, Apis mellifera, have identified predicted genes for these signaling pathways. However, immune response mechanisms in honey bees were not yet in depth studied. We analyzed the transcription of effector genes (abaecin, hymenoptaecin, defensin, transferin, prophenoloxidase), as well as other immune genes, such as pathogen recognition genes (PGRP, GNBP) and signaling genes (cactus, relish, dorsal 1- B). We also investigated the role of the storage proteins Vitellogenin, Hexamerin 70a, Lipophorin I/II and Lipophorin III in the honey bee immunity. Finally, we analyzed the effect of nutrition and aging on honey bee immunity. Gene expression of signaling pathway components was assessed in honey bees that had been infected with the bacteria Serratia marcescens or Micrococcus luteus through injection or oral challenge. Honey bees infected with these microorganisms had strong up-regulation of antimicrobial peptide genes and of transferin, and also other changes in transcript abundance after 3 and 12 hours of challenge. The roles of prophenoloxidase and dorsal in the immune response, described as genes encoding important proteins in other insects, were also investigated. In this case we used RNA interference (RNAi) to silence the expression of these genes. RNAi efficiently silenced the target genes. However, injection of doublestranded RNA in honey bees induced a reaction by the immune system. This made it difficult to determine the role of prophenoloxidase in honey bee immunity. Yet, silencing of dorsal and its isoforms led us to consider dorsal 1-A or dorsal 2 as members of the signaling pathways that produce antimicrobial peptides, especially defensin. The abundance of storage proteins transcripts and proteins was lower in infected bees than in controls, giving evidence that these proteins participate in the immune process in honey bees. Moreover, protein consumption caused up-regulation of genes encoding storage proteins, which may favor the maintenace of the immune response capacity. The effect of aging on decline in immunity was analyzed in (young) nurse bees and (old) foragers from normal free-flying colony. We also examined bees from a single-cohort colony, in which all individuals were at the same age; but some were nursing, while others were foraging. All the bees, independent of age or behavior, were able to activate the immune system after infection with S. marcescens. However, foragers, independent of age, were always more susceptible to infections than were nurse bees. This is probably due to physiological differences between bees, which confers to the nurses more competence to survivorship.

O objetivo do trabalho foi avaliar a ocorrência de resíduos de antimicrobianos (RA) no leite no pós-parto (PP) de vacas leiteiras tratadas no período seco (PS). Utilizou-se 74 animais distribuídos em 3 grupos: (1) 0,25 g de cefalônio anidro, (2) 100 mg de hidroiodeto de penetamato + 280 mg de penicilina benetamina + 100 mg de sulfato de framicetina, (3) 297,92 mg de benzilpenicilina procaína + 121,95 mg de monoidrato sódico de nafcilina + 34,23 mg de sulfato de diidroestreptomicina. Na secagem realizaram-se os testes de CMT e Tamis e foram colhidas amostras para exame microbiológico. No PP realizou-se o mesmo procedimento além da colheita das amostras para RA. Para análise dos RA utilizou-se o Delvotest®SP. A ocorrência de RA no leite dos quartos mamários (QM) de animais tratados na secagem nas propriedades A, B e C foi: 18%, 22,2% e 26,5%, com média de 19,4%. A ocorrência de RA foi maior, quando o PS foi menor que 60 dias (P< 0,0015) e quando o intervalo tratamento colheita (ITC) foi menor que 70 dias (P< 0,0189). Os resultados evidenciaram que a presença de RA no leite ocorreu predominantemente em todos os QM e em pelo menos três deles, aumentando a possibilidade de contaminação dos tanques de pequena mistura. Não foi detectada diferença estatística quanto aos medicamentos utilizados, produção na secagem, produção na lactação, presença de processo inflamatório e infecção intramamária. O PS preconizado como ideal por proporcionar à glândula mamária tempo necessário para involução, colostrogênese e nova lactação (60 dias), não constitui garantia de isenção de RA no leite no PP, uma vez que, 19,4% dos QM tratados na secagem, com PS entre 60 a 70 dias, apresentaram RA no leite. E ao ser realizada a análise custo: benefício verificou-se que a utilização do teste de triagem antes da liberação do leite para consumo, comparado ao descarte de leite, mostrou-se economicamente mais interessante. / The aim of this study was to evaluate the occurrence of antimicrobials residues (AR) used in dry cow therapy, in the postpartum (PP) milk of dairy cows. Seventy-four animals were assigned in 3 groups: (1) 0,25 g de cefalônio anidro, (2) 100 mg de hidroiodeto de penetamato + 280 mg de penicilina benetamina + 100 mg de sulfato de framicetina, (3) 297,92 mg de benzilpenicilina procaína + 121,95 mg de monoidrato sódico de nafcilina + 34,23 mg de sulfato de diidroestreptomicina). Stripcup and CMT exams were carried out, either at the drying off and PP. Milk samples for microbiological examination were collected in both periods. In the PP, milk samples were collected to evaluated the occurrence of AR. Samples were screened for AR using Delvotest®SP. The occurrence of AR in milk of mammary quarters (MQ) treated at drying off in farms A, B and C were 18%, 22.2% and 26.5% respectively, with 19,4% average. The AR occurrence was higher when the dry period (DP) was less than 60 days (P< 0,0015) and when postpartum sampling Interval (PSI) was less than 70 days (P< 0,0189). The results showed that AR in milk, due to drying therapy, predominantly occurred in all MQ and in at least three of them, increasing the possibility of contamination of bulk tanks. It was not detected any statistical difference in relation to: the antibiotics used, production at drying off, milk production during lactation, and presence of inflammatory process and intramammary infection. The DP praised as ideal for providing the mammary gland time to involution, colostrogenesis and new lactation (60 days), does not constitute guarantee for AR absence in milk in PP, when 19,4% of the MQ with DP between 60 to 70 days, had presented AR in milk. A cost: benefit analysis verified that the use of the test was useful and was economically more interesting compared with a longer period of milk discarding.

A Achyrocline satureioides (Lam.) D.C. – ASTERACEA – (“macela”) é uma planta nativa no estado do Rio Grande do Sul/BR, tradicionalmente considerada medicinal para distúrbios do sistema digestivo, tendo estudos evidenciado sua atividade antimicrobiana frente bactérias padrões internacionais. Com os objetivos de verificar a presença de marcador fitoquímico e avaliar a atividade antibacteriana do decocto sobre isolados em situações-problema sanitários em saúde e produção animal, amostra da planta foi colhida de vegetação espontânea e as inflorescências submetidas a cocção por 15 min, repondo-se o volume perdido na evaporação. A técnica de cromatografia analítica em camada delgada (CCD) detectou a presença de quercitina. A atividade antimicrobiana foi avaliada pelo método de diluição, técnica pour plate, em dois tempos de contato (1 h e 24 h), sem neutralizador químico (placa indicando inibição bacteriana) e com neutralizador (placa indicando inativação bacteriana). Inicialmente foram confrontados os padrões S. aureus ATCC 25923 e E. coli ATCC 11229 em 3 proporções planta : volume, tendo a de 7,5 g : 100 mL demonstrado maior atividade de inativação. Pelo mesmo método, técnica e proporção de maior atividade, confrontou-se o decocto com 26 isolados em leite de vacas com mastite: 14 S. aureus, 5 Streptococcus dysgalactiae, 1 Streptococcus uberis, 3 Corynebacterium sp., 1 E. coli, 1 Klebsiella sp. e 1 P. aeruginosa. Sobre as bactérias Gram positivas, com 1 h de contato a leitura das placas evidenciou que 70,83% delas estavam inibidas, tendo sido confirmado que 12,5% delas estavam inativadas; com 24 h de contato 87,5% estavam inibidas e 79,17% inativadas. Sobre as bactérias Gram negativas, em 100 % das vezes as ações de inibição e inativação ocorreram na leitura do tempo de contato de 24 h. Concluiu-se que o indicador fitoquímico flavonóide está presente também na forma decocto, e que esta solução apresenta atividade antimicrobiana tanto sobre amostras padronizadas quanto sobre isolados “de campo”. / The Achyrocline satureioides (Lam.) DC - Asteraceae - ("camomile") is a native plant in the state of Rio Grande do Sul / BR, traditionally considered medicinal for disorders of the digestive system, studies have demonstrated its antimicrobial activity against bacteria standards. Aiming to verify the presence of phytochemical marker and to evaluate the antibacterial activity of the decoction on isolated situations-health problem in animal health and production, the plant sample was collected from weeds and inflorescences subjected to cooking for 15 minutes, replacing them the volume lost to evaporation. The technique of analytical thin layer chromatography (TLC) detected the presence of quercetin. Antimicrobial activity was evaluated by the dilution pour plate technique in two contact times (1 h and 24 h) without neutralizing chemical (sign indicating bacterial inhibition) and neutralizing (sign indicating bacterial inactivation). Initially the standards were confronted S. aureus ATCC 25923 and E. coli ATCC 11229 in 3 proportions plant: volume, with 7.5 g: 100 mL demonstrated higher activity of inactivation. By the same method, technique and proportion of higher activity, confronted the decoction with 26 isolates in milk from cows with mastitis: 14 S. aureus, 5 Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis 1, 3 Corynebacterium sp., 1 E. coli, 1 Klebsiella sp. and 1 P. aeruginosa. On the Gram positive bacteria, with 1 h contact reading of the plates showed that 70.83% were inhibited, it was confirmed that 12.5% were inactivated, with 24 h of contact 87.5% were inhibited and 79,17% inactivated. On the Gram negative bacteria, in 100% of the time the actions of inhibition and inactivation occurred in reading the contact time of 24 h. It was concluded that the flavonoid phytochemical indicator is also present in the decoction form, and that this solution has antimicrobial activity on both standard sampling as on isolated "field".

As estatinas são os agentes mais eficazes para a redução de colesterol no tratamento de doenças cardiovasculares, e algumas destas moléculas podem ser produzidas através de processos biológicos como o cultivo semi-sólido de fungos filamentosos. O objetivo deste estudo foi determinar a capacidade de produção de estatinas e compostos antimicrobianos por cinco cepas de fungos isolados de Cana de Açúcar. Para isso, extratos obtidos a partir dos cultivos foram analisados por métodos analíticos como CLAE e RMN para determinar a presença de estatinas; adicionalmente, os extratos foram testados contra diferentes modelos biológicos incluindo bactérias, leveduras, fungos filamentosos, células de ovário de hamster chinês, e parasitas. De acordo com os resultados obtidos, os cinco fungos avaliados não produzem estatinas, e em relação ao biomonitoramento dos extratos foi observado um efeito biológico sobre os parasitas e as células de mamífero, no entanto, é possível que o efeito obtido seja uma resposta dos compostos do substrato dos cultivos (Farelo de trigo). / Statins are the most effective cholesterol lowering agents for the treatment of cardiovascular disease, and some of these molecules can be produced through biological process such as the solid state fermentation. The aim of this study was determinate the capability of production of statins and antimicrobials compounds by five strains of fungi isolated from Brazilian sugar cane. For this purpose, extracts were obtained from the cultures and analyzed through analytical methods as HPLC and NMR in order to determinate the presence of statins; in addition, the extracts were tested against different biological models including bacteria, yeast, filamentous fungi, chinese hamster ovary cells, and parasites. According to the results obtained, the five fungal strains tested did not produce statins, and the extracts produced a biological effect against the parasites and mammalian cells, nevertheless it is possible that this effect observed was a response of the compounds from the culture substrate (wheat bran).

A doença decorrente da infecção por Salmonella é um dos maiores problemas de saúde no mundo em termos de morbidade e mortalidade. Entre as sorovariedades de Salmonella, a sorovariedade Enteritidis é a de maior ocorrência mundial e compreende linhagens que tem seu nicho biológico relacionado a frangos e ovos. Várias metodologias de tipagem fenotípicas e genotípicas foram desenvolvidas a fim de se delinear a epidemiologia das infecções por S. Enteritidis. Entretanto a tipagem fenotípica usualmente falha em discriminar linhagens relacionadas das nãorelacionadas epidemiologicamente e apresenta problemas de reprodutibilidade que foram minimizados com a utilização de métodos genotípicos. No Brasil, poucos estudos que utilizaram técnicas moleculares na tipagem de linhagens dessa sorovariedade foram realizados. Os objetivos desse estudo foram investigar o potencial patogênico, a resistência a antimicrobianos e realizar a tipagem molecular de linhagens de Salmonella Enteritidis isoladas de humanos, de alimentos e de frangos no Brasil. Para isso foram estudadas 188 linhagens de Salmonella Enteritidis isoladas de surtos e de casos esporádicos, de humanos (67) de alimentos (61) e de frangos (60), durante o período de 1986 a 2010, de vários locais do Brasil. A susceptibilidade frente a 14 antimicrobianos foi analisada através da técnica de disco difusão e a presença de 13 genes de virulência das ilhas de patogenicidade de Salmonella I e II e do plasmídio pSEV foram pesquisados por PCR. Os mecanismos de resistência a quinolonas foram verificados através da pesquisa de genes de resistência plasmidiais e cromossomais e também através da verificação de mutações no gene gyrA por High resolution melting analysis (HRMA) seguida de sequenciamento de algumas linhagens. As linhagens também foram tipadas molecularmente pelas metodologias Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus PCR (ERIC-PCR), Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) com a enzima XbaI, Multilocus variable-number tandem repeat analysis (MLVA) e por Multilocus sequence typing (MLST). Das 188 linhagens estudadas, 42,5% foi resistente ao ácido nalidíxico e somente 0,5% foi resistente a sulfametoxazol-trimetoprima e estreptomicina. A resistência a quinolonas foi relacionada principalmente a mutações no gene gyrA. A maioria das linhagens estudadas (98,4%) apresentou todos os genes de virulência pesquisados, sendo uma linhagem negativa para o gene sipA e duas linhagens negativas para o gene prot6E. ERIC-PCR dividiu as 128 linhagens isoladas de humanos e alimentos em 55 perfis diferentes com similaridade >79,7%. PFGE dividiu essas mesmas linhagens em 68 perfis diferentes com uma similaridade >73,1%. Para as linhagens isoladas de frango, o dendrograma concatenado de ERIC-PCR e PFGE dividiu as 60 linhagens em dois grandes grupos com 73,3% de similaridade. O grupo A consistiu de linhagens isoladas tanto de material clínico de frangos (23) quanto do ambiente da granja (5) com 81,2% de similaridade. O grupo B também consistiu de linhagens isoladas tanto de casos clínicos de frangos (21) quanto do ambiente da granja (11) com 81,1% de similaridade. MLVA dividiu as 188 linhagens isoladas no Brasil e outras 100 linhagens isoladas na América do Norte em dois grandes grupos. O grupo MLVA-A apresentou 71 linhagens isoladas na América do Norte e somente três linhagens isoladas no Brasil. Essas linhagens do ii Brasil incluíram as isoladas antes do início da pandemia de S. Enteritidis se iniciar no país. Em contraste, o grupo MLVA-B agrupou 185 linhagens isoladas no Brasil e 29 linhagens isoladas na América do Norte. As linhagens presentes no grupo A, foram divididas em 34 tipos genéticos diferentes com similaridade maior do que 46%, enquanto no grupo B as linhagens se diferenciaram em 15 tipos genéticos diferentes com mais de 66% de similaridade. MLST caracterizou 44 das 46 linhagens estudadas como pertencentes ao ST 11. As outras duas linhagens apresentaram alelos que não existiam no banco de dados e caracterizaram dois novos STs, o 1632 e o 1633. Os resultados de tipagem molecular obtidos por ERICPCR, PFGE e MLVA no presente estudo, demonstraram uma alta similaridade genotípica entre linhagens de S. Enteritidis isoladas no Brasil, o que sugere que as linhagens estudadas descendem de um precursor comum que pouco se diferenciou genotipicamente ao longo de 24 anos no país. Ademais, os resultados de MLVA sugerem que um novo e prevalente subtipo foi introduzido no Brasil após 1993 e tem contaminado alimentos e infectado humanos e animais. O grande número de genes de virulência encontrados reforça o potencial das mesmas causarem doenças em humanos e animais, bem como, os riscos de sua presença em alimentos. Ademais, a grande porcentagem de linhagens resistentes ao ácido nalidíxico observadas a partir de 1996 sugere o uso de quinolonas no tratamento de infecções em animais causadas por S. Enteritidis no Brasil. / The disease caused of the infection by Salmonella is one of the major health problem worldwide in terms of morbid and mortality. Among the Salmonella serovars, the Enteritidis is the most frequent isolated one and comprises strains that have their biological niche related to chickens and eggs. Several phenotypic and genotypic methodologies were developed to trace epidemiologically the infections by S. Enteritidis. However, the phenotypic typing usually fail to discriminate related from unrelated epidemiologicaly strains and presents problems of reproducibility that were minimized with the introduction of genotypic methods. In Brazil, few studies that used molecular typing techniques to type strains of this serovar were conducted. The aims of this study were to investigate the pathogenic potential, the antimicrobial resistance and to molecularly type of Salmonella Enteritidis strains isolated from humans, food and chickens in Brazil. For this, it was studied 188 strains of Salmonella Enteritidis isolated from outbreaks and sporadic cases, from humans (67), food (61) and chickens (60), during the period of 1986 to 2010, from various places of Brazil. The susceptibility to 14 antimicrobials were analyzed by the disc diffusion technique and the presence of 13 virulence genes of the Salmonella pathogenicity islands I and II and from the pSEV plasmid were searched by PCR. The mechanisms of resistance to quinolones were verified by the search of plasmidial and cromossomal resistance genes and also by the verification of mutations in the gyrA gene by High resolution melting analysis (HRMA) followed by sequencing of some strains. The strains were also molecularly typed by the methodologies Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus PCR (ERIC-PCR), Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) using the enzyme XbaI, Multilocus variable-number tandem repeat analysis (MLVA) and by Multilocus sequence typing (MLST). From the 188 strains studied, 42.5% were resistant to nalidixic acid and only 0.5% were resistant to sulfamethoxazoletrimethoprim and streptomycin. Resistance to quinolones was related mainly to mutations in the gyrA gene. The majority of the strains studied (98.4%) harbored all the virulence genes searched, being only one strain negative for the sipA gene and two strains negative for the prot6E gene. ERIC-PCR divided the 128 strains isolated from humans and food in 55 different profiles with >79.7% of similarity. PFGE divided the same strains in 68 different profiles with a similarity of >73.1%. Regarding the strains isolated from chickens, the concatenated dendrogram of ERIC-PCR and PFGE divided the 60 strains in two major groups with a similarity of 73.3%. Group A consisted of strains isolated either from chicken\'s clinical samples (23) or from the farm environment (5) with a similarity of 81.2%. Group B also consisted of strains isolated either from chicken\'s clinical samples (21) or from the environment (11) with a similarity of 81.1%. MLVA divided the 188 strains isolated in Brazil and other 100 strains isolated from North America in two major groups. MLVA-A group consisted of 71 strains isolated in North America and only three strains isolated in Brazil. These strains from Brazil included the ones isolated before the beginning of the pandemic of S. Enteritidis in this country. In contrast, MLVA-B group clustered 185 strains isolated in Brazil and 29 strains isolated in North America. The strains in the MLVA-A group were divided in 34 different genotypic types with a similarity of 46%, while strains in iv the group B were divided in 15 different genotypic types with a similarity of 66%. MLST characterized 44 of the 46 strains studied as belonging to ST 11. The other two strains presented new alleles that characterized two new STs, the 1632 and the 1633. The results of molecular typing obtained by ERIC-PCR, PFGE and MLVA in this study showed a high genotypic similarity among S. Enteritidis strains isolated in Brazil, which suggests that the strains studied descend from a common ancestor that differed little genotypically during 24 years in the country. Moreover, the results of MLVA suggest that a new and prevalent subtype was introduced in Brazil after 1993 and has been contaminating food and infecting humans and animals. The high prevalence of virulence genes found in the strains studied reinforce their potential to cause disease in humans and animals, as well as the risks of their presence in food. Moreover, the high percentage of strains resistant to nalidixic acid observed after 1996 suggests the use of quinolones in the treatment of animal infections by S. Enteritidis in Brazil.