O objetivo desta tese foi desenvolver um modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PK-PD) aplicável a avaliação de esquemas posológicos de antifúngicos sistêmicos no tratamento de infecções cerebrais associadas ao Cryptococcus neorformans. Inicialmente um modelo de infecção cerebral em ratos Wistar machos imunocompetentes foi estabelecido. Os animais foram inoculados a partir da administração iv de 1.106 UFC/mL na veia lateral caudal, de uma cepa de Cryptococcus neoformans var neoformans (ATCC 28957). A presença da levedura em cérebro, pulmão, fígado, rins e coração foi avaliada após 7, 10 e 14 dias. Paralelamente foram investigados os parâmetros bioquímicos (contagem de leucócitos, TGO, TGP, uréia, creatinina, albumina e CK) e a permeabilidade vascular cerebral com azul de Evans. Após 10 dias de inoculação foi produzida uma infecção com características semelhantes a doença em humanos. C. neoformans esteve presente em todos os tecidos investigados pelas análises histológicas e microbiológicas e diferenças nos níveis de albumina, ureia, TGP e CK, alteração no número de leucócitos (monócitos e neutrófilos) e elevação da permeabilidade cerebral ao azul de Evans foram observadas nos animais infectados. Após estabelecida e caracterizada a infecção, foi avaliada a farmacocinética plasmática e tecidual cerebral através da técnica de microdiálise, do fluconazol (FLU) (20 mg/kg, i.v. bolus) e do voriconazol (VRC) (5 mg/kg, i.v. bolus) em ratos Wistar sadios (n = 13) e infectados (n = 13). De posse dos dados das concentrações plasmáticas e teciduais vs tempo dos grupos sadios e infectados construiu-se um modelo farmacocinético populacional (PopPK) para cada fármaco investigado. A penetração cerebral do VRC demonstrou-se elevada nos animais infectados (fTsadios = 0,85 vs fTinfectados = 1,86). O modelo PopPK de dois compartimentos e eliminação por Michaelis Menten descreveu o perfil de concentrações versus tempo de VRC em plasma e tecido, simultaneamente. A covariável infecção foi incluída em V2 e VM. Observou-se o grande potencial do VRC para tratar meningite associada a C. neoformans, pois os níveis alcançados em tecidos infectados foram superiores aos valores descritos para CIM de VRC contra C. neoformans (0,03 - 0,5 μg/mL). A farmacocinética do FLC foi descrita através de um modelo PopPK de dois compartimentos com eliminação linear incluindo dados de concentrações plasmáticas e livres cerebrais para ambos os grupos investigados. Nesse modelo a covariável infecção foi atribuída ao parâmetro k21 e covariável peso foi atribuída aos parâmetros V1 e V2. De posse desse modelo popPK, foram investigados os desfechos farmacodinâmicos considerando o nível de exposição cerebral nas doses de 125 e 250 mg/kg para ratos e 400-2000 mg para humanos observado em tecido sadio e infectado através da probabilidade de atingir o alvo terapêutico (PTA - fASC/CIM = 389) do FLC usando simulações de Monte Carlo. Essas simulações demonstraram um uso limitado de fluconazol em monoterapia para o tratamento de meningite por C. neoformans. Após a etapa farmacocinética procederam-se os estudos farmacodinâmicos através da metologia de curvas de morte em função do tempo do fluconazol e voriconazol frente a C. neoformans. Os dados da curva de morte foram modelados adequadamente com o modelo PK-PD de Emax modificado incluindo um termo de atraso de crescimento. A CIM foi determinada para ambos os fármacos por microdiluição e os valores foram de 0,03 μg/mL para voriconazol e 0,5 μg/mL para fluconazol, indicando que esta cepa ATCC 28957 é sensível a ambos os fármacos. Os valores de k, EC50 e kmax foram determinados para vários múltiplos das CIM de cada fármaco (0,03×, 0,06×, 0,25×, 0,5×, 1× 4×, 16×, 32× e 64×). O valor médio de k foi de 0,38 h-1, EC50 foi de 1,26 ± 0,18 μg/mL e 0,32 ± 0,06 μg/mL e kmax foi de 0,95 ± 0,21 h-1 e 0,64 ± 0,12 h-1 para FLC e VRC, respectivamente. Por fim, de posse dos parâmetros calculados através do modelo PK-PD foram realizadas simulações dos desfechos de tratamento para meningite criptocócica no cenário clínico para ambos os fármacos após administração das doses 200 e 400 mg de voriconazol e 800 e 2000 mg de fluconazol por dez semanas. Através das simulações conclui-se que para fluconazol há 25% de insucesso na dose de 800 mg e 10% na dose de 2000 mg com um tempo médio de 3 semanas para erradicação da levedura. Para o voriconazol, o EC50 teve pouco impacto sobre a erradicação do fungo e, em todos os cenários foi observada uma erradicação completa do fungo em curto espaço de tempo (1 - 2 semanas). Os resultados incentivam o uso de voriconazol nos pacientes com meningite criptocócica e uma reavaliação do uso de fluconazol. / The aim of this thesis was to develop a pharmacokinetic-pharmacodynamic (PK-PD) model for the evaluation of systemic antifungal dosing regimens for the treatment of brain infections associated with Cryptococcus neorformans. Firstly a model of brain infection in immunocompetent male Wistar rats was established. The animals were inoculated by intravenously administration of 1. 106 CFU/mL of Cryptococcus neoformans var neoformans (ATCC 28957) into the tail lateral vein. The presence of yeasts in the brain, lung, the liver, kidneys and the heart was evaluated after 7, 10 and 14 days. The biochemical parameters (leucocytes counting, GOT, GPT, urea, creatinine, albumin and CK) and cerebral vascular permeability with Evans blue were investigated. After 10 days post inoculation an infection with characteristics similar in humans was produced. C. neoformans was present in all tissues investigated by histological and microbiological analyzes and differences in albumin, urea, GPT and CK levels, alterations in the number of leukocytes (monocytes and neutrophils), and elevation of cerebral permeability to Evans blue were observed in infected animals. After establishing and characterizing the infection, the plasma and cerebral tissue pharmacokinetics were evaluated by microdialysis after administration of fluconazole (FLU) (20 mg/kg, iv bolus) and voriconazole (VRC) (5 mg/kg, iv bolus) in healthy (n = 13) and infected Wistar rats (n = 13). A population pharmacokinetic model (PopPK) was build for each drug, based on data from plasma and tissue concentrations vs. time of healthy and infected groups. The brain penetration of voriconazole was shown to be high in infected animals (fThealthy = 0.85 vs fTinfected = 1.86) than in healthy ones. The two-compartment model with Michaelis Menten elimination best described the concentration of VRC in plasma and tissue. The covariate infection was included in V2 and VM. The great potential of voriconazole to treat meningitis associated with C. neoformans was observed, as the levels reached in infected tissues were higher than the values described for MIC against C. neoformans (0.03 - 0.5 μg/mL). The pharmacokinetics of FLC was described using a two-compartment model with linear elimination including data from plasma and brain free concentrations for both groups investigated. In this model the covariate infection was attributed to parameter k21 and covariate weight was assigned to parameters V1 and V2. With this popPK model, the pharmacodynamic outcomes were investigated considering the level of brain exposure at doses of 125 and 250 mg/kg for rats and 400 - 2000 mg for humans observed in healthy and infected tissue through the probability of attaining the target (PTA - fAUC/MIC = 389) of fluconazole using Monte Carlo simulations. These simulations demonstrated limited use of fluconazole in monotherapy for the treatment of C. neoformans meningitis. After the pharmacokinetics modeling, the pharmacodynamic studies were carried out using the methodology of time-kill curves of fluconazole and voriconazole versus C. neoformans. The kill curves data were suitably modeled with the modified Emax PK-PD model including a growth delay term. MIC was determined for both drugs by microdilution and values were 0.03 μg.mL-1 for voriconazole and 0.5 μg.mL-1 for fluconazole, indicating that this ATCC 28957 strain is sensitive to both drugs. The values of k, EC50 and kmax were determined for several MIC multiples of each drug (0.03 ×, 0.06 ×, 0.25 ×, 0,5×, 1 × 4 ×, 16 ×, 32 × and 64 ×). The mean value of k was 0.38 h-1, EC50 was 1.26 ± 0.18 μg.mL-1 and 0.32 ± 0.06 μg.mL-1 and kmax was 0.95 ± 0.21 h -1 and 0.64 ± 0.12 h-1 for FLC and VRC, respectively. Finally, the parameters obtained using the PK-PD model were used to simulate treatment outcomes for cryptococcal meningitis in the clinical setting for both drugs after administration of 200 and 400 mg of voriconazole and 800 and 2000 mg of fluconazole for 10 weeks. By the simulations it is concluded that for fluconazole there is a 25% rate of failure at the dose of 800 mg and 10% at the dose of 2000 mg with an average time of 3 weeks for eradication of the yeast. For voriconazole, the EC50 had little impact on fungus eradication and, in all scenarios complete eradication of the fungus was observed in a short time (1 - 2 weeks). The results encourage the use of voriconazole in patients with cryptococcal meningitis and a reassessment of fluconazole use.

Infecções fúngicas em humanos vem aumentando nos últimos anos e acometem principalmente pacientes imunocomprometidos, portadores do vírus HIV, transplantados ou com câncer. Os antifúngicos empregados no tratamento pertencem a poucos grupos de fármacos e o aparecimento de resistência antifúngica em muitos patógenos leva à necessidade de desenvolvimento de novos agentes antifúngicos. As cepas Trichosporon japonicum QU139 e Candida catenulata LV102 apresentam atividade killer sobre diversas leveduras patogênicas, apresentando bom potencial para desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos. O objetivo do trabalho foi a otimização das condições para produção e detecção dos compostos antimicrobianos, para seu futuro uso terapêutico, e sua purificação. O efeito killer da cepa T. japonicum QU139 foi avaliado pelo método dos poços contra células sensíveis de Cryptococcus gattii C20 nos meios GYP, YM e Queijo em diferentes pH e temperaturas. A máxima atividade killer foi encontrada no meio GYP, pH 4,5 à 25°C após 24 horas de incubação para T.japonicum QU139 e C. catenulata LV102. Não foi possível isolar o composto antimicrobiano produzido pela levedura T.japonicum QU139 pelos métodos de isolamento de proteína/glicoproteína, corroborando a hipótese de que a toxina seja um glicolipídeo. / Human fungal infections have increased in the last years and affect mainly immunocompromised patients, carriers of HIV vírus, transplanted or with cancer. The antifungal agents used in treatment belong to a few groups of drugs and the increase of antifungal resistance in many pathogens leads to the necessity of developing new antifungal agents. Strains Trichosporon japonicum QU139 and Candida catenulata LV102 showed killer activity against several pathogenic yeasts, having a good potential for the development of new antimicrobial agents. The objective of the work was the optimization of conditions for production and detection of the antimicrobial compounds, aiming their future terapeutic use, and their purification. The killer effect of T. japonicum QU139 strain was evaluated by the well method against sensitive cells of Cryptococcus gattii C20 in media GYP, YM and Cheese in different pH and temperatures. The maximum killer activity was found in media GYP, pH 4.5, 25°C after 24 hours of incubation for T.japonicum QU139 and C. catenulata LV102. The isolation of the antimicrobial compound produced by the yeast T.japonicum QU139 was not possible by the methods for isolation of proteins/glicoproteins, corroborating the hypothesis that the toxin is a glycolipid.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / The genus Cryptococcus consists of encapsulated yeasts that cause mainly cryptococcal meningoencephalitis in immunocompromised patients. This mycosis shows high percentage of morbidity and mortality. The fault is not the recommended therapeutic conveniently clarified and, concerning the susceptibility of the fungus to the antifungal, resistance detected in vitro is less frequent than the therapeutic failures. At this juncture, we discuss two aspects: a) considered the presence of the capsule in susceptibility testing, and b) evaluated combinations of conventional antifungal agents (amphotericin B, fluconazole and flucytosine) as well as associations of amphotericin B with antibacterial (azithromycin, daptomycin, linezolid, minocycline, tigecycline and trimethoprim) against 30 isolates of Cryptococcus neoformans. Susceptibility tests to each of the antimicrobial agents and the combinations were performed based on the protocol M27-A3 (CLSI, 2008), with adaptations to ensure the growth of the capsule. Combinations evaluated outside the model "checkerboard". The minimum inhibitory concentrations (MICs) of antifungal agents were higher outside the capsule group (Group II) than in the group without inducing capsular (group I); alone, antibacterials showed no antifungal activity groups studied. Among the combinations of antifungal drugs, showed that amphotericin B + flucytosine has been demonstrated that the highest percentage of synergism against encapsulated isolates (group II), which confirms what is observed in clinic. In the combinations of amphotericin B with antibacterial observed differences in activity: the group without inducing capsular (group I) amphotericin B +minocycline and amphotericin B + tigecycline showed higher percentages of synergism, in group II the best results of synergism were observed for combinations anfhotericin B+linezolid, and anfhotericin B+tigecycline. / O gênero Cryptococcus é constituído por fungos leveduriformes encapsulados que causam principalmente meningoencefalite criptococócica em pacientes imunocomprometidos. Esta micose evidencia elevados percentuais de morbidade e mortalidade. As falhas às terapêuticas recomendadas não esta convenientemente esclarecidas e, no tocante a suscetibilidade do fungo aos antimicóticos, a resistência detectada in vitro é menos freqüente do que as falhas terapêuticas. Nesta conjuntura, abordaremos dois aspectos: a) considerou-se a presença da cápsula nos ensaios de suscetibilidade e, b) avaliou-se combinações entre antifúngicos convencionais (anfotericina B, fluconazol e flucitosina) bem como associações de anfotericina B com antibacterianos (azitromicina, daptomicina, linezolida, minociclina, tigeciclina e trimetropim) frente a 30 isolados de Cryptococcus neoformans. Os testes de suscetibilidade a cada um dos agentes antimicrobianos bem como às combinações foram realizadas com base no protocolo M27-A3 (CLSI, 2008), com adaptações para garantir o crescimento da cápsula. As combinações fora avaliadas pelo modelo checkerboard . As concentrações inibitórias mínimas (CIMs) dos antimicóticos foram mais elevadas frente ao grupo com cápsula (Grupo II) do que no grupo sem indução capsular (grupo I); isoladamente, os antibacterianos não evidenciaram atividade antifúngica aos grupos estudados. Entre as combinações de antifúngicos, observou-se que a anfotericina B+flucitosina foi a que evidenciou maior percentual de sinergismos frente aos isolados encapsulados (grupo II), o que confirma ao observado na clínica. Nas combinações de anfotericina B com antibacterianos observou-se diferenças de atividade: no grupo sem indução capsular (grupo I) anfotericina B+minociclina e anfotericina B+ tigeciclina evidenciaram maiores percentuais de sinergismo; no grupo II os melhores resultados de sinergismo foram observados pelas combinações anfotericina B+linezolida e anfotericina B+tigeciclina.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-11T13:49:03Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4539317 bytes, checksum: 8b0c70f7cf6924075fe039736b510527 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T13:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4539317 bytes, checksum: 8b0c70f7cf6924075fe039736b510527 (MD5) Previous issue date: 2017-02-13 / Cryptococcosis is an infection caused by fungus of the genus Cryptococcus. This fungus is cosmopolitan and there are two main species, Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gatii. The infection manifests primarily non-lung tissue and central nervous system, being highly lethal when not treated properly. Individuals with HIV or the compromised immune system are more susceptible to the development of cryptococcosis. Therapeutic agents available for the treatment of cryptococcosis are limited and toxic, besides the high incidence of physical resistance to these agents. Therefore, a search for other therapeutic alternatives for the treatment of cryptococcosis is essential. In this scenario, natural products, such as essential oils and their phytochemicals, are very promising for the development of new antifungal drugs. The objective of this study was to evaluate the antifungal activity of O. vulgare L. (oregano) and its major phytochemical, carvacrol, on Cryptococcus neoformans strains. The composition of the essential oil was analyzed by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS). Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Fungicidal Concentration (CFM) were determined by broth microdilution technique. The sensitivity profile of the strains was determined by disc diffusion method, as well as the study of association of the products with antifungals. The kinetics of microbial death were also evaluated. The results of CG-MS have indicated a higher concentration of carvacrol (67.97%), p-cymene (11.67%), γ-terpinene (7.92%), thymol (7.84%) and linalool 3.44%). The MIC50, as well as MIC90, of the essential oil were 64 μg/mL. Carvacrol presented MICs of 32 μg/mL and MICs of 64 μg/mL. The CFM50 and CFM90 from the essential oil were 64 μg/mL and 256 μg/mL respectively. Carvacrol has shown CFM50 equal to 32 μg/mL and CFM90 equal to 64 μg/mL. The strains profile has shown 100% of sensitivity to amphotericin B (100 μg), 30% sensitivity to fluconazole (25 μg) and any strain has shown sensitivity to 5-fluorocytosine (10 μg). The association of essential oil and carvacrol with amphotericin B and fluconazole has not shown synergism of action. The microbial death curve has shown that the products have concentration-dependent fungicidal effect. The results of the study demonstrate that the essential oil of oregano and carvacrol have an antifungal activity, showing them as promising agents to the development of drugs capable to treat cryptococcosis. / Criptococose é uma infecção causada por fungos do gênero Cryptococcus. Esse fungo é cosmopolita e tem duas espécies principais patogênicas ao homem: Cryptococcus neoformans e Cryptococcus gatii. A infecção se manifesta principalmente no tecido pulmonar e sistema nervoso central, sendo altamente letal quando não tratada adequadamente. Indivíduos portadores do HIV ou com sistema imunológico comprometido são os mais susceptíveis ao desenvolvimento da criptococose. Os agentes terapêuticos disponíveis atualmente para o tratamento da criptococose são limitados e possuem significativa toxicidade, além da alta incidência de resistência fúngica a esses agentes. Assim sendo, é imprescindível a busca por alternativas terapêuticas para o tratamento da criptococose. Nesse panorama, os produtos naturais, como óleos essenciais e seus fitoconstituintes, se mostram muito promissores para o desenvolvimento de novos medicamentos antifúngicos. Diante disto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a atividade antifúngica do óleo essencial de O. vulgare L. (orégano) e seu fitoconstituinte majoritário, o carvacrol, sobre cepas de Cryptococcus neoformans. A composição do óleo essencial foi analisada por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas (CG-EM). A Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Fungicida Mínima (CFM) foram determinadas pela técnica de microdiluição em caldo. O perfil de sensibilidade das cepas frente a antifúngicos licenciados, foi determinado pelo método de disco-difusão, bem como o estudo de associação dos produtos com antifúngicos. A cinética de morte microbiana também foi avaliada. Os resultados da CG-MS indicaram a presença de cinco fitoconstituintes presentes em maior quantidade: carvacrol (67,97%), p-cimeno (11,67%), ý-terpineno (7,92%), timol (7,84%) e linalol (3,44%). A CIM50, assim como a CIM90, do óleo essencial foi de 64 μg/mL. Já o carvacrol apresentou CIM50 de 32 μg/mL e CIM90 de 64 μg/mL. A CFM50 e CFM90 do óleo essencial foram 64 μg/mL e 256 μg/mL respectivamente. O carvacrol teve CFM50 de 32 μg/mL e CFM90 de 64 μg/mL. O perfil de sensibilidade das cepas mostrou que 100% das cepas foram sensíveis a anfotericina B (100 μg), 30% foram sensíveis ao fluconazol (25 μg) e nenhuma cepa apresentou sensibilidade a 5-fluorocitosina (10 μg). A associação do óleo essencial e do carvacrol com anfotericina B e fluconazol não apresentou sinergismo de ação. A curva de morte microbiana demonstrou que os produtos apresentaram efeito fungicida dependente de concentração. Os resultados desse estudo demonstram que o óleo essencial de orégano e o carvacrol possuem atividade antifúngica, se mostrando como agentes promissores para o desenvolvimento de medicamentos para o tratamento da criptococose

O objetivo desta tese foi desenvolver um modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PK-PD) aplicável a avaliação de esquemas posológicos de antifúngicos sistêmicos no tratamento de infecções cerebrais associadas ao Cryptococcus neorformans. Inicialmente um modelo de infecção cerebral em ratos Wistar machos imunocompetentes foi estabelecido. Os animais foram inoculados a partir da administração iv de 1.106 UFC/mL na veia lateral caudal, de uma cepa de Cryptococcus neoformans var neoformans (ATCC 28957). A presença da levedura em cérebro, pulmão, fígado, rins e coração foi avaliada após 7, 10 e 14 dias. Paralelamente foram investigados os parâmetros bioquímicos (contagem de leucócitos, TGO, TGP, uréia, creatinina, albumina e CK) e a permeabilidade vascular cerebral com azul de Evans. Após 10 dias de inoculação foi produzida uma infecção com características semelhantes a doença em humanos. C. neoformans esteve presente em todos os tecidos investigados pelas análises histológicas e microbiológicas e diferenças nos níveis de albumina, ureia, TGP e CK, alteração no número de leucócitos (monócitos e neutrófilos) e elevação da permeabilidade cerebral ao azul de Evans foram observadas nos animais infectados. Após estabelecida e caracterizada a infecção, foi avaliada a farmacocinética plasmática e tecidual cerebral através da técnica de microdiálise, do fluconazol (FLU) (20 mg/kg, i.v. bolus) e do voriconazol (VRC) (5 mg/kg, i.v. bolus) em ratos Wistar sadios (n = 13) e infectados (n = 13). De posse dos dados das concentrações plasmáticas e teciduais vs tempo dos grupos sadios e infectados construiu-se um modelo farmacocinético populacional (PopPK) para cada fármaco investigado. A penetração cerebral do VRC demonstrou-se elevada nos animais infectados (fTsadios = 0,85 vs fTinfectados = 1,86). O modelo PopPK de dois compartimentos e eliminação por Michaelis Menten descreveu o perfil de concentrações versus tempo de VRC em plasma e tecido, simultaneamente. A covariável infecção foi incluída em V2 e VM. Observou-se o grande potencial do VRC para tratar meningite associada a C. neoformans, pois os níveis alcançados em tecidos infectados foram superiores aos valores descritos para CIM de VRC contra C. neoformans (0,03 - 0,5 μg/mL). A farmacocinética do FLC foi descrita através de um modelo PopPK de dois compartimentos com eliminação linear incluindo dados de concentrações plasmáticas e livres cerebrais para ambos os grupos investigados. Nesse modelo a covariável infecção foi atribuída ao parâmetro k21 e covariável peso foi atribuída aos parâmetros V1 e V2. De posse desse modelo popPK, foram investigados os desfechos farmacodinâmicos considerando o nível de exposição cerebral nas doses de 125 e 250 mg/kg para ratos e 400-2000 mg para humanos observado em tecido sadio e infectado através da probabilidade de atingir o alvo terapêutico (PTA - fASC/CIM = 389) do FLC usando simulações de Monte Carlo. Essas simulações demonstraram um uso limitado de fluconazol em monoterapia para o tratamento de meningite por C. neoformans. Após a etapa farmacocinética procederam-se os estudos farmacodinâmicos através da metologia de curvas de morte em função do tempo do fluconazol e voriconazol frente a C. neoformans. Os dados da curva de morte foram modelados adequadamente com o modelo PK-PD de Emax modificado incluindo um termo de atraso de crescimento. A CIM foi determinada para ambos os fármacos por microdiluição e os valores foram de 0,03 μg/mL para voriconazol e 0,5 μg/mL para fluconazol, indicando que esta cepa ATCC 28957 é sensível a ambos os fármacos. Os valores de k, EC50 e kmax foram determinados para vários múltiplos das CIM de cada fármaco (0,03×, 0,06×, 0,25×, 0,5×, 1× 4×, 16×, 32× e 64×). O valor médio de k foi de 0,38 h-1, EC50 foi de 1,26 ± 0,18 μg/mL e 0,32 ± 0,06 μg/mL e kmax foi de 0,95 ± 0,21 h-1 e 0,64 ± 0,12 h-1 para FLC e VRC, respectivamente. Por fim, de posse dos parâmetros calculados através do modelo PK-PD foram realizadas simulações dos desfechos de tratamento para meningite criptocócica no cenário clínico para ambos os fármacos após administração das doses 200 e 400 mg de voriconazol e 800 e 2000 mg de fluconazol por dez semanas. Através das simulações conclui-se que para fluconazol há 25% de insucesso na dose de 800 mg e 10% na dose de 2000 mg com um tempo médio de 3 semanas para erradicação da levedura. Para o voriconazol, o EC50 teve pouco impacto sobre a erradicação do fungo e, em todos os cenários foi observada uma erradicação completa do fungo em curto espaço de tempo (1 - 2 semanas). Os resultados incentivam o uso de voriconazol nos pacientes com meningite criptocócica e uma reavaliação do uso de fluconazol. / The aim of this thesis was to develop a pharmacokinetic-pharmacodynamic (PK-PD) model for the evaluation of systemic antifungal dosing regimens for the treatment of brain infections associated with Cryptococcus neorformans. Firstly a model of brain infection in immunocompetent male Wistar rats was established. The animals were inoculated by intravenously administration of 1. 106 CFU/mL of Cryptococcus neoformans var neoformans (ATCC 28957) into the tail lateral vein. The presence of yeasts in the brain, lung, the liver, kidneys and the heart was evaluated after 7, 10 and 14 days. The biochemical parameters (leucocytes counting, GOT, GPT, urea, creatinine, albumin and CK) and cerebral vascular permeability with Evans blue were investigated. After 10 days post inoculation an infection with characteristics similar in humans was produced. C. neoformans was present in all tissues investigated by histological and microbiological analyzes and differences in albumin, urea, GPT and CK levels, alterations in the number of leukocytes (monocytes and neutrophils), and elevation of cerebral permeability to Evans blue were observed in infected animals. After establishing and characterizing the infection, the plasma and cerebral tissue pharmacokinetics were evaluated by microdialysis after administration of fluconazole (FLU) (20 mg/kg, iv bolus) and voriconazole (VRC) (5 mg/kg, iv bolus) in healthy (n = 13) and infected Wistar rats (n = 13). A population pharmacokinetic model (PopPK) was build for each drug, based on data from plasma and tissue concentrations vs. time of healthy and infected groups. The brain penetration of voriconazole was shown to be high in infected animals (fThealthy = 0.85 vs fTinfected = 1.86) than in healthy ones. The two-compartment model with Michaelis Menten elimination best described the concentration of VRC in plasma and tissue. The covariate infection was included in V2 and VM. The great potential of voriconazole to treat meningitis associated with C. neoformans was observed, as the levels reached in infected tissues were higher than the values described for MIC against C. neoformans (0.03 - 0.5 μg/mL). The pharmacokinetics of FLC was described using a two-compartment model with linear elimination including data from plasma and brain free concentrations for both groups investigated. In this model the covariate infection was attributed to parameter k21 and covariate weight was assigned to parameters V1 and V2. With this popPK model, the pharmacodynamic outcomes were investigated considering the level of brain exposure at doses of 125 and 250 mg/kg for rats and 400 - 2000 mg for humans observed in healthy and infected tissue through the probability of attaining the target (PTA - fAUC/MIC = 389) of fluconazole using Monte Carlo simulations. These simulations demonstrated limited use of fluconazole in monotherapy for the treatment of C. neoformans meningitis. After the pharmacokinetics modeling, the pharmacodynamic studies were carried out using the methodology of time-kill curves of fluconazole and voriconazole versus C. neoformans. The kill curves data were suitably modeled with the modified Emax PK-PD model including a growth delay term. MIC was determined for both drugs by microdilution and values were 0.03 μg.mL-1 for voriconazole and 0.5 μg.mL-1 for fluconazole, indicating that this ATCC 28957 strain is sensitive to both drugs. The values of k, EC50 and kmax were determined for several MIC multiples of each drug (0.03 ×, 0.06 ×, 0.25 ×, 0,5×, 1 × 4 ×, 16 ×, 32 × and 64 ×). The mean value of k was 0.38 h-1, EC50 was 1.26 ± 0.18 μg.mL-1 and 0.32 ± 0.06 μg.mL-1 and kmax was 0.95 ± 0.21 h -1 and 0.64 ± 0.12 h-1 for FLC and VRC, respectively. Finally, the parameters obtained using the PK-PD model were used to simulate treatment outcomes for cryptococcal meningitis in the clinical setting for both drugs after administration of 200 and 400 mg of voriconazole and 800 and 2000 mg of fluconazole for 10 weeks. By the simulations it is concluded that for fluconazole there is a 25% rate of failure at the dose of 800 mg and 10% at the dose of 2000 mg with an average time of 3 weeks for eradication of the yeast. For voriconazole, the EC50 had little impact on fungus eradication and, in all scenarios complete eradication of the fungus was observed in a short time (1 - 2 weeks). The results encourage the use of voriconazole in patients with cryptococcal meningitis and a reassessment of fluconazole use.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos últimos anos o mercado de enzimas tem crescido muito devido a sua utilização em reações específicas importantes para diversos setores industriais. Os micro-organismos, em especial, as leveduras são capazes de produzir uma ampla variedade de enzimas, e assim, tornam-se cada vez mais interessantes para estudos da utilização dos seus compostos. Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de produção de enzimas hidrolíticas por leveduras isoladas de solos do Parque Nacional do Viruá e Campus Cauamé, em Roraima. O processo de isolamento permitiu quantificar 6,4x106 UFC/g, contabilizadas em 883 colônias, agrupadas em 11 morfotipos, e identificadas dentro de quatro gêneros: Candida, Cryptococcus, Rhodotorula e Yarrowia. Foram identificados Cryptococcus podzolicus, Candida pseudointermedia e Rhodotorula mucilaginosa; cinco isolados foram identificados como novas espécies, sendo quatro Yarrowia sp. e uma Candida sp., que estão em fase de descrição. Os isolados testados não produziram amilase e celulase pelos testes utilizados. A produção qualitativa de lipase foi observada em 36% dos isolados, representados por Yarrowia spp. (VR546, VR547, VR571 e VR572). A protease foi produzida por cerca de 90% dos isolados: Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 e VR558), Candida sp. (VR533), Candida pseudointermedia (VR544 e VR545) e Yarrowia sp. (VR546, VR547, VR571 e VR572). Três isolados de Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 e VR558) produziram xilanase e pectinase. O potencial multienzimático foi observado em 63% dos isolados, representados por Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 e VR558) e Yarrowia sp. (VR546, VR547, VR571 e VR572). Os resultados alcançados nesta pesquisa corroboram a importância das áreas protegidas como fontes de novas espécies, inclusive com especial interesse para a Biotecnologia. / In recent years the market for enzymes has grown a lot due to their use in specific reactions important for several industrial sectors. The micro-organisms, in particular, the yeasts are able to produce a wide variety of enzymes, and so, become ever more interesting for studies the use of your compounds. This work aimed to assess the capacity of production of hydrolytic enzymes by yeasts isolated from soils of the Viruá National Park and the Campus of Cauamé, in Roraima. The isolation process allowed to quantify 6,4x106 UFC/g, grouped into 11 morphtypes, and identified within four genuses: Candida, Cryptococcus, Rhodotorula and Yarrowia. Were identified Cryptococcus podzolicus, Candida pseudointermedia and Rhodotorula mucilaginosa; five isolates have been identified as new species, being four Yarrowia sp and one Candida sp, which are undergoing description. The isolates tested did not produce amylase and cellulase by tests used. Qualitative lipase production was observed in 36 % of the isolates, represented by Yarrowia spp. (VR546, VR547, VR571 e VR572). The protease was produced about 90% of the isolates: Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 and VR558), Candida sp. (VR533), Candida pseudointermedia (VR544 and VR545) and Yarrowia sp. (VR546, VR547, VR571 and VR572).Three isolates of Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 and VR558) produced xilanase e pectinase. The multienzymatic potential was observed in 63 % of the isolates, represented by Cryptococcus podzolicus (VR520, VR535 and VR558) and Yarrowia SP. (VR546, VR 547, VR571 and VR572). The results of this study confirm the importance of protected areas as sources of new species, including with special interest for biotechnology.

A criptococose clinica foi observada por volta do primeiro dia da inoculação e a sobrevida dos animais 15 dias após-inoculação (PI). Isolamos C. neoformans no cérebro a partir do 5º dia (PI) e no pulmão a partir 11º dia (PI). No 1º dia (PI) observamos por meio do tecido cerebral que já havia um quadro inicial de infecção, presença de edema, que evoluiu durante todo o período. C. neoformans foi visualizado primeiramente nos vasos capilares, o que nos leva a sugerir que seja esta rota importante para a entrada da levedura no órgão. A meningite aguda aconteceu por volta do 7º dia quando visualizamos o microrganismo na meninge e com um discreto infiltrado inflamatório. A partir do 13º dia a doença evoluiu para crônica permanecendo até o óbito dos animais. A monoterapia com anfotericina B (AMB) reduziu a sobrevida dos animais, enquanto que, o tratamento isolado com fluconazol (FLC) prolongou a mesma. A associação AMB-FLC foi eficaz, quando iniciamos o tratamento 24 horas (PI), enquanto que, o mesmo tratamento iniciado a partir do 7º dia quando já tínhamos um quadro compatível de meningite aguda não foi satisfatório. É importante ressaltar que os resultados descritos foram referentes à inoculação com isolado sensível in vitro ao fluconazol, enquanto que, o tratamento não resultou em êxito quando empregamos isolado resistente in vitro ao fluconazol. / Clinical cryptococcosis was observed on day 1 postinoculation (PI), and the animals survived until day 15 PI. C. neoformans was isolated from brain tissue starting on day 5 PI, and from lung tissue starting on day 11 PI. On day 1 PI, signs of infection were already observed in brain tissue, with presence of edema, which evolved throughout the period. C. neoformans was first seen in the capillaries, suggesting that this is an important route for the entrance of the yeast into this organ. Acute meningitis occurred around day 7 PI, when the microorganism was observed in the meninges, along with a discrete inflammatory infiltrate. From day 13 PI onward the disease became chronic, persisting until the death of the animals. Treatment with amphotericin B (AMB) alone shortened the animals\' survival, while treatment with fluconazole (FLC) alone lengthened it. Treatment with the two drugs in association was effective when treatment was begun at 24 hours PI, however, when treatment was begun at day 7 PI, already with signs of acute meningitis, the effectiveness was unsatisfactory. It is important to emphasize that these results relate to inoculation with an isolate susceptible in vitro to fluconazole, while the treatment was not effective for an isolate resistant in vitro to fluconazole.

Une part importante de la production mondiale de vecteurs énergétiques et de produits chimiques provient de la raffinerie de combustibles fossiles. En raison de l'augmentation du prix du pétrole et de son impact environnemental, la recherche de solutions alternatives, écologiques et économiques constitue l’un des enjeux de notre siècle. Le remplacement du pétrole par de la biomasse en tant que matière première pour la production de carburants et de produits chimiques constitue la force motrice dans le développement de complexes de bioraffinerie.Cette étude fait partie d’un projet de bioraffinerie visant la valorisation de biomasse lignocellulosique par la production d’hydrogène et de lipides microbiens précurseurs de biodiesel. Ce travail se concentre en particulier sur l’étape de production de biomasse et de lipides par la levure oléagineuse Cryptococcus curvatus à partir d’acides gras volatils (AGVs) synthétisés au cours de la fermentation anaérobie productrice d’hydrogène. Les cultures ont dans un premier temps été réalisées à partir d’un substrat modèle, l’acétate, en fed-batch et en continu. La détermination de l’influence de différents paramètres opératoires sur la production de biomasse et de lipides à partir d’acétate a permis de mettre au point des cultures en fed-batch dont les cinétiques, les productivités et les rendements finaux étaient compétitifs avec ceux rapportés dans la littérature pour des cultures sur substrats simples. Un modèle de croissance et de production de lipides a été construit à partir de ces données afin de prédire le comportement de la souche lors de cultures continues, permettant d’obtenir des productivités en lipides et en biomasse élevées. Enfin, des cultures ont été menées à partir d’AGVs issus de surnageant de fermentation anaérobie. Les résultats ont confirmé la croissance de ces levures sur ce substrat particulier et la production de lipides dont la composition en acides gras estérifiés était compatible avec une utilisation comme biodiesel. / A great part of the global production of energy vectors and chemicals comes from fossil fuels refinery. Because of the increase in oil price and their environmental impacts, the search for alternative, ecological and economic solutions is a current challenge. The replacement of oil with biomass as raw material for the production of fuels and chemicals is the driving force for the development of biorefinery complexes.This study is part of a project aiming at the biorefinery of lignocellulosic biomass for hydrogen and microbial lipids as biodiesel precursors. This work focuses on the biomass and lipids production step by the oleaginous yeast Cryptococcus curvatus using volatile fatty acids (VFAs) as carbon sources, which are synthesized during the anaerobic fermentation step. Yeast cultures have initially been realized using a model substrate, acetate, and fed-batch and continuous modes. The determination of the influence of different operating parameters on the biomass and lipids production led to the development of fed-batch cultures which kinetics, productivities and yields were competitive with those reported in the literature for cultures on simple substrates. A growth and lipid production model was built from these data to predict the behavior of the strain during continuous cultures and to obtain high lipid and biomass productivities. Finally, cultures were conducted using VFAs from anaerobic fermentation supernatant. The results confirmed the growth of these yeasts on this particular substrate and the production of lipids which composition was compatible with use as biodiesel.

La cryptococcose chez les patients atteints du VIH-1 est principalement causée par Cryptococcus neoformans var. grubii tandis que Cryptococcus gattii infecte surtout les personnes immunocompétentes. Afin d’élucider les mécanismes causant la susceptibilité différentielle à l’égard de ces deux espèces de Cryptococcus dans le contexte de l’infection au VIH-1, nous avons utilisé un modèle novateur de la cryptococcose chez la souris transgénique CD4C/HIVMutA, qui exprime les gènes nef, env et rev du VIH-1. L’expression du transgène VIH-1 a augmenté le recrutement pulmonaire des macrophages alvéolaires mais a diminué celui des lymphocytes T CD4+ et CD8+ en réponse à l’infection par le C. neoformans ou le C. gattii. La production pulmonaire des chimiokines MCP-1 (CCL2) et RANTES (CCL5) était également réduite chez les souris transgéniques infectées par l’une ou l’autre de ces espèces de Cryptococcus. La production pulmonaire de MIP-1α, MIP-1β, TNF-α, TGF-β, IL-2, IL-4 et IL-13 était augmentée chez la souris infectée au C. neoformans comparativement à C. gattii. In vitro, les macrophages alvéolaires prélevés chez la souris Tg et stimulés par des agonistes ont produit davantage de MIP-1β, alors que les chimiokines MCP-1 et RANTES n’ont pas été détectées. / The most common cause of cryptococcosis in HIV-1-infected patients is Cryptococcus neoformans var. grubii, while Cryptococcus gattii usually infects immunocompetent people. We used a novel inhalation model of cryptococcosis in CD4C/HIVMutA transgenic mice expressing nef, env, and rev of HIV-1 to examine the mechanisms that cause differential susceptibility to these species of Cryptococcus in the context of HIV-1 infection. HIV-1 transgene expression increased alveolar macrophage but decreased pulmonary CD4+ and CD8+ T lymphocyte recruitment. Pulmonary production of the CC chemokines MCP-1 (CCL2) and RANTES (CCL5) was reduced in transgenic mice infected with C. neoformans or C. gattii, and concentrations were lower after infection with C. gattii compared to C. neoformans. Production of MIP-1α, MIP-1β, TNF-α, TGF-β, IL-2, IL-4 and IL-13 was increased in mice infected with C. neoformans compared to C. gattii. Production of MIP-1β by alveolar macrophages harvested from Tg mice was enhanced after agonist exposure in vitro, but production of the chemokines MCP-1 and RANTES was undetectable.