Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A toxoplasmose é uma zoonose amplamente distribuída que afeta mais de um terço da população mundial e de grande importância na saúde pública. A maioria das infecções em humanos por Toxoplasma gondii é assintomática. Entretanto, nos últimos anos, a toxoplasmose tem sido amplamente investigada uma vez que se apresenta como uma das doenças oportunistas que acometem pacientes portadores da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS) e indivíduos transplantados. A toxoplasmose congênita pode provocar aborto ou até sérios danos ao feto provocando retardo mental e cegueira em crianças, reduzindo significativamente a qualidade de vida dos sobreviventes. Assim, a transmissão congênita pode ser muito mais importante do que se pensava. Estudos sobre a evolução da infecção por Toxoplasma gondii em diferentes tipos de células hospedeiras se fazem necessários para uma abordagem terapêutica adequada. Nesse estudo utilizamos as técnicas de imunofluorescência e imunocitoquímica ultraestrutural com o objetivo de investigar a participação de Bax e Bcl-2, proteínas da família Bcl-2 que regulam a apoptose e a dinâmica mitocondrial durante a evolução da infecção das células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) por taquizoítos de T. gondii. A microscopia confocal revelou uma rede mitocondrial filamentosa marcada pelo Mito Tracker Red no citoplasma de HUVEC e após 2h de infecção essa rede se mostrou desorganizada, provavelmente por conseqüência da invasão da HUVEC pelo T. gondii. Porém, em 6h de infecção, observamos a reestruturação da rede mitocondrial no citoplasma de HUVEC que se manteve no tempo de 20h de infecção. Ainda por microscopia confocal observamos que a proteína pró-apoptótica Bax se localiza principalmente no citoplasma, na mitocôndria, e pela primeira vez foi detectada no núcleo de HUVEC. No tempo de 2h de infecção, observamos a expressão de Bax principalmente na mitocôndria. Entretanto, após 6h e 20h de infecção, essa expressão diminuiu tanto na mitocôndria quanto no citoplasma de HUVEC. A expressão de Bcl-2 não foi observada em HUVEC não infectada e infectada por 2h, 6h e 20h. Taquizoítos de T. gondii apresentaram marcação positiva para Bax e Bcl-2 ao longo de todos os tempos de infecção. A análise ultraestrutural confirmou a dinâmica mitocondrial observada por microscopia confocal durante toda a interação. Os resultados de imunocitoquímica confirmaram a expressão de Bax no núcleo de HUVEC e a expressão de Bax e Bcl-2 em taquizoítos de T. gondii isolados. Portanto, nossos resultados sugerem que o T. gondii modula a morfologia da mitocôndria e a expressão de Bax em HUVEC, interferindo possivelmente nos mecanismos de defesa das células hospedeiras, entre eles a progressão da apoptose. / Toxoplasmosis is a zoonosis widely distributed that affects over a third of world population and is of great importance on public health. Most Toxoplasma gondii infection in humans is asymptomatic. However, on recent years toxoplasmosis has been investigated since it comes as some opportunistic diseases in patients with the acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and transplant patients. Congenital toxoplasmosis can cause miscarriage or serious damage to the fetus leading to mental retardation and blindness in children, significantly reducing the quality of life of survivors. Thus, congenital transmission can be much more important than previously thought. Studies on the development of Toxoplasma gondii in different host cells are necessary for an appropriate therapy. At this study we employed the immunofluorescence and ultrastructural immunocytochemical assay with the aim to investigate the involvement of Bax and Bcl-2, members of Bcl-2 family which regulate apoptosis and the mitochondrial dynamic during the infection progress of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) by tachyzoites of T. gondii. Confocal microscopy revealed a mitochondrial filamentous network stained by Mito Tracker Red within cytoplasm of HUVEC and after 2h of infection this network became desorganized, probably as a consequence of T. gondii invasion. However, at 6h of infection, we observed the restructuring of the mitochondrial network in the cytoplasm of HUVEC, which remained at the time of 20h of infection. Even by confocal microscopy we observed Bax pro-apoptotic protein located mainly in the cytoplasm, in the mitochondria, and for the first time it was detected in the nucleus of HUVEC. At the time of 2h of infection, we observed the expression of Bax mainly in mitochondria. However, after 6h and 20h of infection, this expression decreased such in mitochondria as in HUVEC cytoplasm. The Bcl-2 expression was not observed in uninfected and HUVEC infected for 2h, 6h and 20h. Tachyzoites of T. gondii presented positive labeling for Bax and Bcl-2 over all time of infection. The ultrastructural analysis confirmed the mitochondrial dynamics observed by confocal microscopy throughout the interaction. The results of immunocytochemistry confirmed Bax expression in the nucleus of HUVEC and the expression of Bax and Bcl-2 in isolated tachyzoites of T. gondii. Therefore, our results suggest that T. gondii modulates the mitochondria morphology and Bax expression in HUVEC, probably interfering on the host cells defense mechanisms, including the progression of apoptosis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A toxoplasmose é uma zoonose amplamente distribuída que afeta mais de um terço da população mundial e de grande importância na saúde pública. A maioria das infecções em humanos por Toxoplasma gondii é assintomática. A toxoplasmose é amplamente investigada visto que se apresenta como uma doença grave em pessoas imunodeprimidas (portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (SIDA), não tratados, indivíduos transplantados, paciente em tratamento quimioterápico ou em uso de drogas supressoras e gestantes). A toxoplasmose congênita frequentemente pode levar ao aborto espontâneo ou até mesmo resultar na formação de crianças com algum grau de atraso no desenvolvimento mental e/ou físicos, deste modo, a transmissão congênita pode ser muito mais importante do que se pensava, pois os parasitos encontrados na circulação sanguinea são capazes de infectar as células endoteliais dos vasos e os tecidos circunjacentes, podendo resultar no encistamento do T. gondii. Atualmente a toxoplasmose vem sendo investigada devido a sua associação a inúmeras outras doenças, assim, estudos sobre a evolução da infecção por T. gondii em diferentes tipos de células hospedeiras se fazem necessários para uma abordagem terapêutica adequada. Ao invadir a célula hospedeira o parasito possui a capacidade de recrutar as mitocôndrias promovendo mudanças na organização mitocondrial ao longo da progressão da infecção, garantindo um ambiente favorável a sua multiplicação. Diante disso, investigamos se o parasito possui a capacidade de interferir no metabolismo mitocondrial e na resposta apoptótica da célula endotelial. O presente trabalho teve como objetivo analisar o metabolismo mitocondrial através da respirometria de alta-resolução e da resposta apoptótica através do western blotting das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) infectadas por 2, 6 e 20 horas por taquizoítos de T. gondii. A respirometria de alta-resolução revelou que o parasito interfere no metabolismo energético da célula hospedeira. A análise do conteúdo de proteínas da família Bcl-2 por western blotting revelou maior estímulo apoptótico no tempo inicial de infecção, quando comparado aos demais tempos. Os resultados dos conteúdos de caspase 3, proteína efetora da apoptose, não demonstrou diferença nos tempos iniciais de infecção Entretanto, em tempos mais tardios, o conteúdo de caspase 3 mostrou-se significativamente aumentado quando comparado às HUVEC não infectadas. A dinâmica de replicação do parasito foi observada através do monitoramento pelo sistema Time-Lapse Nikon BioStation IMQ em tempo real das células infectadas por T.gondii. Portanto, nossos resultados sugerem que o protozoário ao recrutar as mitocôndrias da célula hospedeira interfere no metabolismo mitocondrial e na modulação da apoptose para garantir um ambiente favorável a sua multiplicação. / Toxoplasmosis is a widespread zoonosis that affects more than a third of the world population and of great public health importance. Most human infections with Toxoplasma gondii are asymptomatic. Toxoplasmosis is widely investigated since it presents itself as a serious disease in immunocompromised persons (holders of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), untreated, transplant recipients, patients undergoing chemotherapy or suppressing drugs and pregnant). Congenital toxoplasmosis can often lead to miscarriage or even result in the formation of children with some degree of developmental delay mental and / or physical, thus congenital transmission may be much more important than previously thought, because the parasites found In the bloodstream are able to infect endothelial cells of blood vessels and surrounding tissues, which may result in encystment T. gondii. Currently toxoplasmosis has been investigated because of their association with other diseases, so, studies of the evolution of T.gondii infection in different types of host cells are necessary for an adequate therapeutic approach. To invade the host cell, the parasite has the ability to recruit mitochondria promoting changes in mitochondrial organization along the progression of infection, ensuring a favorable environment for their multiplication. Therefore, we investigated whether the parasite has the ability to interfere with mitochondrial metabolism and apoptotic response of endothelial cells. This study aimed to analyze the mitochondrial metabolism by high-resolution respirometry and apoptotic response by western blotting of endothelial cells of human umbilical vein (HUVEC) infected for 2, 6 and 20 hours per tachyzoites of T. gondii. The high-resolution respirometry revealed that the parasite interferes with the energy metabolism of the host cell. The analysis of the family protein content of Bcl-2 by western blotting revealed higher apoptotic stimulus at the initial time of infection, as compared to other times. The results of the contents of caspase 3 protein effector of apoptosis, showed no difference in the initial days of infection However, in more recent times, the content of caspase 3 was significantly increased when compared to non-infected HUVEC. The dynamics of parasite replication was observed by monitoring the system Time-Lapse Nikon BioStation IMQ in real time from infected cells by T. gondii. Therefore, our findings suggest that mitochondria in recruiting protozoan host cell interfere with mitochondrial metabolism and in the modulation of apoptosis to ensure a favorable environment for multiplication.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A toxoplasmose é uma zoonose amplamente distribuída que afeta mais de um terço da população mundial e de grande importância na saúde pública. A maioria das infecções em humanos por Toxoplasma gondii é assintomática. A toxoplasmose é amplamente investigada visto que se apresenta como uma doença grave em pessoas imunodeprimidas (portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (SIDA), não tratados, indivíduos transplantados, paciente em tratamento quimioterápico ou em uso de drogas supressoras e gestantes). A toxoplasmose congênita frequentemente pode levar ao aborto espontâneo ou até mesmo resultar na formação de crianças com algum grau de atraso no desenvolvimento mental e/ou físicos, deste modo, a transmissão congênita pode ser muito mais importante do que se pensava, pois os parasitos encontrados na circulação sanguinea são capazes de infectar as células endoteliais dos vasos e os tecidos circunjacentes, podendo resultar no encistamento do T. gondii. Atualmente a toxoplasmose vem sendo investigada devido a sua associação a inúmeras outras doenças, assim, estudos sobre a evolução da infecção por T. gondii em diferentes tipos de células hospedeiras se fazem necessários para uma abordagem terapêutica adequada. Ao invadir a célula hospedeira o parasito possui a capacidade de recrutar as mitocôndrias promovendo mudanças na organização mitocondrial ao longo da progressão da infecção, garantindo um ambiente favorável a sua multiplicação. Diante disso, investigamos se o parasito possui a capacidade de interferir no metabolismo mitocondrial e na resposta apoptótica da célula endotelial. O presente trabalho teve como objetivo analisar o metabolismo mitocondrial através da respirometria de alta-resolução e da resposta apoptótica através do western blotting das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) infectadas por 2, 6 e 20 horas por taquizoítos de T. gondii. A respirometria de alta-resolução revelou que o parasito interfere no metabolismo energético da célula hospedeira. A análise do conteúdo de proteínas da família Bcl-2 por western blotting revelou maior estímulo apoptótico no tempo inicial de infecção, quando comparado aos demais tempos. Os resultados dos conteúdos de caspase 3, proteína efetora da apoptose, não demonstrou diferença nos tempos iniciais de infecção Entretanto, em tempos mais tardios, o conteúdo de caspase 3 mostrou-se significativamente aumentado quando comparado às HUVEC não infectadas. A dinâmica de replicação do parasito foi observada através do monitoramento pelo sistema Time-Lapse Nikon BioStation IMQ em tempo real das células infectadas por T.gondii. Portanto, nossos resultados sugerem que o protozoário ao recrutar as mitocôndrias da célula hospedeira interfere no metabolismo mitocondrial e na modulação da apoptose para garantir um ambiente favorável a sua multiplicação. / Toxoplasmosis is a widespread zoonosis that affects more than a third of the world population and of great public health importance. Most human infections with Toxoplasma gondii are asymptomatic. Toxoplasmosis is widely investigated since it presents itself as a serious disease in immunocompromised persons (holders of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), untreated, transplant recipients, patients undergoing chemotherapy or suppressing drugs and pregnant). Congenital toxoplasmosis can often lead to miscarriage or even result in the formation of children with some degree of developmental delay mental and / or physical, thus congenital transmission may be much more important than previously thought, because the parasites found In the bloodstream are able to infect endothelial cells of blood vessels and surrounding tissues, which may result in encystment T. gondii. Currently toxoplasmosis has been investigated because of their association with other diseases, so, studies of the evolution of T.gondii infection in different types of host cells are necessary for an adequate therapeutic approach. To invade the host cell, the parasite has the ability to recruit mitochondria promoting changes in mitochondrial organization along the progression of infection, ensuring a favorable environment for their multiplication. Therefore, we investigated whether the parasite has the ability to interfere with mitochondrial metabolism and apoptotic response of endothelial cells. This study aimed to analyze the mitochondrial metabolism by high-resolution respirometry and apoptotic response by western blotting of endothelial cells of human umbilical vein (HUVEC) infected for 2, 6 and 20 hours per tachyzoites of T. gondii. The high-resolution respirometry revealed that the parasite interferes with the energy metabolism of the host cell. The analysis of the family protein content of Bcl-2 by western blotting revealed higher apoptotic stimulus at the initial time of infection, as compared to other times. The results of the contents of caspase 3 protein effector of apoptosis, showed no difference in the initial days of infection However, in more recent times, the content of caspase 3 was significantly increased when compared to non-infected HUVEC. The dynamics of parasite replication was observed by monitoring the system Time-Lapse Nikon BioStation IMQ in real time from infected cells by T. gondii. Therefore, our findings suggest that mitochondria in recruiting protozoan host cell interfere with mitochondrial metabolism and in the modulation of apoptosis to ensure a favorable environment for multiplication.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A toxoplasmose é uma zoonose amplamente distribuída que afeta mais de um terço da população mundial e de grande importância na saúde pública. A maioria das infecções em humanos por Toxoplasma gondii é assintomática. Entretanto, nos últimos anos, a toxoplasmose tem sido amplamente investigada uma vez que se apresenta como uma das doenças oportunistas que acometem pacientes portadores da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS) e indivíduos transplantados. A toxoplasmose congênita pode provocar aborto ou até sérios danos ao feto provocando retardo mental e cegueira em crianças, reduzindo significativamente a qualidade de vida dos sobreviventes. Assim, a transmissão congênita pode ser muito mais importante do que se pensava. Estudos sobre a evolução da infecção por Toxoplasma gondii em diferentes tipos de células hospedeiras se fazem necessários para uma abordagem terapêutica adequada. Nesse estudo utilizamos as técnicas de imunofluorescência e imunocitoquímica ultraestrutural com o objetivo de investigar a participação de Bax e Bcl-2, proteínas da família Bcl-2 que regulam a apoptose e a dinâmica mitocondrial durante a evolução da infecção das células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) por taquizoítos de T. gondii. A microscopia confocal revelou uma rede mitocondrial filamentosa marcada pelo Mito Tracker Red no citoplasma de HUVEC e após 2h de infecção essa rede se mostrou desorganizada, provavelmente por conseqüência da invasão da HUVEC pelo T. gondii. Porém, em 6h de infecção, observamos a reestruturação da rede mitocondrial no citoplasma de HUVEC que se manteve no tempo de 20h de infecção. Ainda por microscopia confocal observamos que a proteína pró-apoptótica Bax se localiza principalmente no citoplasma, na mitocôndria, e pela primeira vez foi detectada no núcleo de HUVEC. No tempo de 2h de infecção, observamos a expressão de Bax principalmente na mitocôndria. Entretanto, após 6h e 20h de infecção, essa expressão diminuiu tanto na mitocôndria quanto no citoplasma de HUVEC. A expressão de Bcl-2 não foi observada em HUVEC não infectada e infectada por 2h, 6h e 20h. Taquizoítos de T. gondii apresentaram marcação positiva para Bax e Bcl-2 ao longo de todos os tempos de infecção. A análise ultraestrutural confirmou a dinâmica mitocondrial observada por microscopia confocal durante toda a interação. Os resultados de imunocitoquímica confirmaram a expressão de Bax no núcleo de HUVEC e a expressão de Bax e Bcl-2 em taquizoítos de T. gondii isolados. Portanto, nossos resultados sugerem que o T. gondii modula a morfologia da mitocôndria e a expressão de Bax em HUVEC, interferindo possivelmente nos mecanismos de defesa das células hospedeiras, entre eles a progressão da apoptose. / Toxoplasmosis is a zoonosis widely distributed that affects over a third of world population and is of great importance on public health. Most Toxoplasma gondii infection in humans is asymptomatic. However, on recent years toxoplasmosis has been investigated since it comes as some opportunistic diseases in patients with the acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and transplant patients. Congenital toxoplasmosis can cause miscarriage or serious damage to the fetus leading to mental retardation and blindness in children, significantly reducing the quality of life of survivors. Thus, congenital transmission can be much more important than previously thought. Studies on the development of Toxoplasma gondii in different host cells are necessary for an appropriate therapy. At this study we employed the immunofluorescence and ultrastructural immunocytochemical assay with the aim to investigate the involvement of Bax and Bcl-2, members of Bcl-2 family which regulate apoptosis and the mitochondrial dynamic during the infection progress of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) by tachyzoites of T. gondii. Confocal microscopy revealed a mitochondrial filamentous network stained by Mito Tracker Red within cytoplasm of HUVEC and after 2h of infection this network became desorganized, probably as a consequence of T. gondii invasion. However, at 6h of infection, we observed the restructuring of the mitochondrial network in the cytoplasm of HUVEC, which remained at the time of 20h of infection. Even by confocal microscopy we observed Bax pro-apoptotic protein located mainly in the cytoplasm, in the mitochondria, and for the first time it was detected in the nucleus of HUVEC. At the time of 2h of infection, we observed the expression of Bax mainly in mitochondria. However, after 6h and 20h of infection, this expression decreased such in mitochondria as in HUVEC cytoplasm. The Bcl-2 expression was not observed in uninfected and HUVEC infected for 2h, 6h and 20h. Tachyzoites of T. gondii presented positive labeling for Bax and Bcl-2 over all time of infection. The ultrastructural analysis confirmed the mitochondrial dynamics observed by confocal microscopy throughout the interaction. The results of immunocytochemistry confirmed Bax expression in the nucleus of HUVEC and the expression of Bax and Bcl-2 in isolated tachyzoites of T. gondii. Therefore, our results suggest that T. gondii modulates the mitochondria morphology and Bax expression in HUVEC, probably interfering on the host cells defense mechanisms, including the progression of apoptosis.

La laccase de Myceliophtora thermophila oxyde certains acides hydroxycinnamiques avec formation éphémère d’intermédiaires de différentes couleurs avant que ceux-ci n’évoluent ensuite spontanément en polymères brun noir. Quand cette oxydation est effectuée en milieu biphasique (tampon phosphate pH 7,5 / acétate d’éthyle), une partie de ces intermédiaires colorés peut être récupérée dans la phase organique et ainsi soustraite à la polycondensation ultérieure. Dans le cas de l’acide férulique, on peut ainsi isoler une fraction colorée en jaune orangé surtout composée de dimères résultant de la condensation des semiquinones initialement formées. La synthèse de ces colorants peut être favorisée et le rendement amélioré en contrôlant la réaction par un ajout minimum régulé d’oxygène. Ces colorants conservent le pouvoir antioxydant de l’acide férulique parent mais à concentration élevée (100 à 200 mg/ml), ils présentent une cytotoxicité plus élevée vis-à-vis de cellules humaines normales (HUVEC) et cancéreuses (Caco-2) ce qui limite éventuellement leur intérêt comme colorants naturels. Les semi quinones de l’acide férulique ne forment pas de dimères mixtes, quand on effectue l’oxydation laccasique de cet acide en présence d’autres acides phénoliques car la laccase de M. thermophila effectue une oxydation séquencée en fonction de sa plus ou moins grande affinité pour les différents substrats mis en jeu. En présence d’un polyoside aminé insoluble comme le chitosane, les intermédiaires d’oxydation laccasique de différents composés phénoliques (acides férulique, sinapique, syringique et catéchine) réagissent avec les groupements NH2 pour former des liaisons de covalence et conduire ainsi à des chitosanes colorés doués de nouvelles propriétés dues au greffage d’entités phénoliques. Ces chitosanes fonctionnalisés conservent les propriétés filmogènes du chitosane natif mais en plus, forment des solutions plus visqueuses et sont devenus solubles en milieux acide et basique. Ils permettent la croissance de cellules HUVEC. Ils ont surtout acquis des propriétés antioxydantes et forment des films imperméables à l’oxygène ce qui laisse entrevoir de multiples applications intéressantes / The laccase of Myceliophtora thermophila oxidizes some hydroxycinnamic acids with ephemeral formation of intermediates of different colors before these evolve spontaneously in dark brown polymers. When this oxidation is performed in biphasique medium (phosphate buffer pH 7.5 and ethyl acetate), a part of these colored intermediates can be recovered in the organic phase and it can be subtracted from an ulterior polycondensation. In the case of ferulic acid, we could isolate an orange yellow fraction, which is especially composed of dimers resulting from the condensation of the semiquinones initially formed. The synthesis of these colorants can be enhanced and their yield can be improved by controlling the reaction through a regulated minimum addition of oxygen. They keep the antioxidant power of related ferulic acid, but in high concentration (from 100 to 200 mg/ml), their cytotoxicity toward the human normal cells (HUVEC) and cancerous one (Caco-2) is important and consequently, their interest is limited as natural colorants. The semiquinone of ferulic acid doesn't form any mixed dimers, when the laccase-catalysed ferulic acid oxidation is performed in the presence of other phenolic acids. This can be explained by the fact that laccase from M. thermophila performes a multioxidation in the function of its high or little affinity for the involved substrates. In presence of an insoluble amino polyoside as chitosan, the intermediates of laccase-catalysed oxidation of different phenolic compounds (ferulic, sinapic, syringic acids and catechin) react with its NH2 groups forming covalent liaisons. Actually, this type of link leads to colored chitosans endowed of news properties due to the grafting of phenolic entities. These functionalized chitosans keep the filmogens properties of the native one. Moreover, also it can form more viscous solutions and become soluble in acidic and basic medium. It can permit the growth of HUVEC cells. They especially acquired some antioxidant properties and formed impermeable films to the oxygen which highlights multiple interesting applications

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apesar do desenvolvimento de novas drogas antifúngicas e da sua utilização como terapia profilática visando à prevenção de infecções fúngicas invasivas, estas ainda constituem-se num problema emergente, com elevadas taxas de mortalidade. Neste contexto, destaca-se a aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete pacientes com neutropenia profunda e prolongada, principalmente os pacientes com leucemia aguda ou submetidos a transplante de medula óssea. Aspergillus fumigatus, um fungo filamentoso, é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, sendo um patógeno angioinvasivo. As hifas deste fungo são capazes de causar injúria e ativação endotelial, induzindo o endotélio a um fenótipo pró-trombótico, que por sua vez, é mediado pela secreção de citocinas pró-inflamatórias, em especial, o TNF-α. O presente trabalho teve como objetivo estudar a capacidade de cepas mutantes de A. fumigatus em ativar células endoteliais, avaliando o perfil de secreção de citocinas em meio condicionado e a expressão de fator tecidual. Resumidamente, monocamadas confluentes de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana foram incubadas com conídios e tubos germinativos de cepas selvagens (Af293 e Ku80) e mutantes (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) de A. fumigatus. A taxa de adesão e endocitose destas cepas às monocamadas de HUVEC foi avaliada a partir de um ensaio quantitativo de imunofluorescência diferencial. O perfil cinético de secreção de citocinas foi determinado em meio condicionado das HUVECs, por ensaio de multiplex para IL-6, IL-8 e TNF-α. A ativação endotelial, por sua vez, foi determinada pela expressão de fator tecidual por RT-PCR em tempo real. Os resultados obtidos demonstraram que a mutante para o gene ugm1, responsável por codificar a enzima UDP-galactopiranose mutase, que converte resíduos de galactopiranose a galactofuranose, apresentou um fenótipo hiperaderente às células endoteliais e um estímulo 10 vezes maior à secreção de TNF-α e 2,5 vezes maior a secreção de IL-6, quando comparada a ativação observada para as cepas selvagens. A galactofuranose é um componente importante de glicoconjugados da parede celular de A. fumigatus. Dessa forma, a ausência desse monossacarídeo na célula fúngica leva a um mecanismo compensatório caracterizado por um aumento na expressão de moléculas de galactosaminogalactana na parede celular. De maneira contrária, mutantes para os genes calA e crzA, apresentaram um fenótipo hipoaderente às HUVECs e uma perda na capacidade de induzir a secreção de citocinas e ativar o endotélio. Essas mutantes apresentam deleções que interferem na via de cálcio/calcineurina, responsável por regular a morfogênese e virulência de A. fumigatus, além de apresentarem alterações no conteúdo de beta-1-3 glucana. Já a cepa ΔprtT, mutante para o fator de transcrição prtT que regula a secreção de múltiplas proteases, apresentou um fenótipo de adesão, estímulo e ativação endotelial semelhante ao observado para as cepas selvagens. A comparação entre a capacidade de conídios e tubos germinativos em ativar células endoteliais, corroborou achados anteriores da literatura que reportam que só hifas são capazes de ativar células endoteliais, independentemente da sua viabilidade. Os dados deste estudo permitiram concluir que dentre os componentes de superfície celular de A. fumigatus, os polímeros de galactose, em especial a galactosaminogalactana, parecem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelos mecanismos de interação e ativação endotelial. / Besides the emergency of more active and less toxic antifungal agents and the conventional use of antifungal prophylaxis, invasive mold infections have still high mortality rates, especially, invasive aspergillosis (IA). This life-threatening disease is a predominant fungal opportunistic infection for patients with long-term neutropenia, mostly HSCT recipients. Aspergillus fumigatus is the most important species causing IA and is already known as an angioinvasive fungal pathogen. Upon filamentation this fungus can damage and activate human vein endothelial cells (HUVEC) which in turn switch to a pro-thrombotic phenotype. HUVEC activation is known to be mediated by TNF-α once cell-cell contact occurs. The aim of this study was to investigate the endothelial activation ability of several mutants of A. fumigatus. Briefly, HUVECs were infected with germ tubes and conidia of A. fumigatus wild type (WT) Af293 and Ku80 and mutant (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) strains and a differential quantitative fluorescence assay performed to determine adhesion and internalization rates. Thus, a kinetic study of secreted pro-inflammatory cytokines and chemokines in HUVEC conditioned medium was achieved by a multiplex immuneassay. The cytokine production was assayed at three time points (4, 8 and 16 hours) using dead germ tubes, and at one time point (16 hours) using dead conidia, for an E:T ratio of 2:1. Additionally, to investigate endothelial activated phenotype, the expression of tissue factor was performed by a real time RT-PCR assay. The ugm1 mutant, which lacks the ugm1 gene encoding UDP-galactopyranose mutase, an enzyme responsible for the conversion of galactopyranose in galactofuranose, showed a hiperadherent phenotype and an increased capability to cause endothelial cell stimulation and activation. This mutant stimulated at least a 10-fold and 2.5-fold increase of TNF-alfa and IL-6 secretion, respectively and 2-fold increase of tissue factor expression by host cells, as compared to WT strains. Galactofuranose is an uncommon 5-membered ring form of galactose and a very important component of glycostructures of the A. fumigatus cell wall. The lack of this monosaccharide in the fungal cell wall leads to a compensatory mechanism characterized by an increment in the galactosaminogalactan expression. In contrast, the calA and crzA mutants, with upstream and downstream dysfunction in the calcium/calcineurin pathway, with alteration in the cell wall β-1,3-glucan content, showed a decrease capacity to adhere to HUVECs and did not induce both the secretion of pró-inflammatory cytokine and activation on endothelial cells. Furthermore, the mutant ΔprtT, witch lacks the transcriptional factor (prtT) that regulates the secretion of multiple proteases, showed the same adhesion and endothelial cell activation phenotype as observed for WT strains. As indicated in previous investigations, our data showed that conidia of A. fumigatus werent able to cause the same endothelial cell cytokine stimulation observed for germ tubes, and that endothelial cell activation is independent on fungal cell viability. Finally, its possible to conclude that the polymers of galactose in the cell wall of A. fumigatus, especially the galactosaminogalactan molecule, seem to be responsible for the endothelial cell interaction mechanisms and activation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese. / Aspergillus fumigatus is the main etiological agent of invasive aspergillosis, the main opportunistic fungal infection of Hematologial Unitys patients, especially those with long-term neutropenia. Upon filamentation, this angioinvasive fungus can activate and damage the human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), which in response switch to a pro-thrombotic phenotype. HUVEC activation is mediated by TNF-α once cell-cell contact occurs. This activation is characterized by the expression of pro-inflammatory molecules such cytokines, chemokines and adhesion molecules. Recently, our group performed the comparison of HUVEC activation upon interaction with a wild type and the UGM1 mutant strains of A. fumigatus. The Δugm1 strain, which presents an increased production of the cell wall galactosaminogalactan, showed a hyper adherent phenotype and an increased capability to cause endothelial cell stimulation and activation, when compared with the wild type strain. The receptors involved in the pathogen-host interaction or the signaling pathways after endothelial activation by A. fumigatus remain unknown. Thus, the aim of this study was to investigate the differentially expressed proteins in HUVECs upon interaction with A. fumigatus, using the 2D-DIGE proteomic approach. Briefly, HUVECs were challenged with germlings of A. fumigatus wild type Af293 and Δugm1 strains and then submitted to protein extraction. The total HUVEC protein extracts were labeled with different CyDyes and fractionated by 2D electrophoresis. Quantitative analysis to determine the differences in protein abundance amongst interacted cells vs. control endothelial cells was performed using the software DeCyder. Five differentially expressed proteins were identified by MS/MS including galectin-1 and annexin A2, both overexpressed after the interaction. These two proteins are described elsewhere to be associated with host-pathogen interaction. Besides, galectin-1 showed an ~25% increase after interaction with the Δugm1 strain and it is plausible that this particular protein could be a putative receptor for galactose-containing polymers of the A. fumigatus cell wall and annexin A2 could be involved in signalizing pathways upon interaction. However, other experimental evidences, under development, are necessary to confirm this hypothesis.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apesar do desenvolvimento de novas drogas antifúngicas e da sua utilização como terapia profilática visando à prevenção de infecções fúngicas invasivas, estas ainda constituem-se num problema emergente, com elevadas taxas de mortalidade. Neste contexto, destaca-se a aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete pacientes com neutropenia profunda e prolongada, principalmente os pacientes com leucemia aguda ou submetidos a transplante de medula óssea. Aspergillus fumigatus, um fungo filamentoso, é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, sendo um patógeno angioinvasivo. As hifas deste fungo são capazes de causar injúria e ativação endotelial, induzindo o endotélio a um fenótipo pró-trombótico, que por sua vez, é mediado pela secreção de citocinas pró-inflamatórias, em especial, o TNF-α. O presente trabalho teve como objetivo estudar a capacidade de cepas mutantes de A. fumigatus em ativar células endoteliais, avaliando o perfil de secreção de citocinas em meio condicionado e a expressão de fator tecidual. Resumidamente, monocamadas confluentes de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana foram incubadas com conídios e tubos germinativos de cepas selvagens (Af293 e Ku80) e mutantes (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) de A. fumigatus. A taxa de adesão e endocitose destas cepas às monocamadas de HUVEC foi avaliada a partir de um ensaio quantitativo de imunofluorescência diferencial. O perfil cinético de secreção de citocinas foi determinado em meio condicionado das HUVECs, por ensaio de multiplex para IL-6, IL-8 e TNF-α. A ativação endotelial, por sua vez, foi determinada pela expressão de fator tecidual por RT-PCR em tempo real. Os resultados obtidos demonstraram que a mutante para o gene ugm1, responsável por codificar a enzima UDP-galactopiranose mutase, que converte resíduos de galactopiranose a galactofuranose, apresentou um fenótipo hiperaderente às células endoteliais e um estímulo 10 vezes maior à secreção de TNF-α e 2,5 vezes maior a secreção de IL-6, quando comparada a ativação observada para as cepas selvagens. A galactofuranose é um componente importante de glicoconjugados da parede celular de A. fumigatus. Dessa forma, a ausência desse monossacarídeo na célula fúngica leva a um mecanismo compensatório caracterizado por um aumento na expressão de moléculas de galactosaminogalactana na parede celular. De maneira contrária, mutantes para os genes calA e crzA, apresentaram um fenótipo hipoaderente às HUVECs e uma perda na capacidade de induzir a secreção de citocinas e ativar o endotélio. Essas mutantes apresentam deleções que interferem na via de cálcio/calcineurina, responsável por regular a morfogênese e virulência de A. fumigatus, além de apresentarem alterações no conteúdo de beta-1-3 glucana. Já a cepa ΔprtT, mutante para o fator de transcrição prtT que regula a secreção de múltiplas proteases, apresentou um fenótipo de adesão, estímulo e ativação endotelial semelhante ao observado para as cepas selvagens. A comparação entre a capacidade de conídios e tubos germinativos em ativar células endoteliais, corroborou achados anteriores da literatura que reportam que só hifas são capazes de ativar células endoteliais, independentemente da sua viabilidade. Os dados deste estudo permitiram concluir que dentre os componentes de superfície celular de A. fumigatus, os polímeros de galactose, em especial a galactosaminogalactana, parecem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelos mecanismos de interação e ativação endotelial. / Besides the emergency of more active and less toxic antifungal agents and the conventional use of antifungal prophylaxis, invasive mold infections have still high mortality rates, especially, invasive aspergillosis (IA). This life-threatening disease is a predominant fungal opportunistic infection for patients with long-term neutropenia, mostly HSCT recipients. Aspergillus fumigatus is the most important species causing IA and is already known as an angioinvasive fungal pathogen. Upon filamentation this fungus can damage and activate human vein endothelial cells (HUVEC) which in turn switch to a pro-thrombotic phenotype. HUVEC activation is known to be mediated by TNF-α once cell-cell contact occurs. The aim of this study was to investigate the endothelial activation ability of several mutants of A. fumigatus. Briefly, HUVECs were infected with germ tubes and conidia of A. fumigatus wild type (WT) Af293 and Ku80 and mutant (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) strains and a differential quantitative fluorescence assay performed to determine adhesion and internalization rates. Thus, a kinetic study of secreted pro-inflammatory cytokines and chemokines in HUVEC conditioned medium was achieved by a multiplex immuneassay. The cytokine production was assayed at three time points (4, 8 and 16 hours) using dead germ tubes, and at one time point (16 hours) using dead conidia, for an E:T ratio of 2:1. Additionally, to investigate endothelial activated phenotype, the expression of tissue factor was performed by a real time RT-PCR assay. The ugm1 mutant, which lacks the ugm1 gene encoding UDP-galactopyranose mutase, an enzyme responsible for the conversion of galactopyranose in galactofuranose, showed a hiperadherent phenotype and an increased capability to cause endothelial cell stimulation and activation. This mutant stimulated at least a 10-fold and 2.5-fold increase of TNF-alfa and IL-6 secretion, respectively and 2-fold increase of tissue factor expression by host cells, as compared to WT strains. Galactofuranose is an uncommon 5-membered ring form of galactose and a very important component of glycostructures of the A. fumigatus cell wall. The lack of this monosaccharide in the fungal cell wall leads to a compensatory mechanism characterized by an increment in the galactosaminogalactan expression. In contrast, the calA and crzA mutants, with upstream and downstream dysfunction in the calcium/calcineurin pathway, with alteration in the cell wall β-1,3-glucan content, showed a decrease capacity to adhere to HUVECs and did not induce both the secretion of pró-inflammatory cytokine and activation on endothelial cells. Furthermore, the mutant ΔprtT, witch lacks the transcriptional factor (prtT) that regulates the secretion of multiple proteases, showed the same adhesion and endothelial cell activation phenotype as observed for WT strains. As indicated in previous investigations, our data showed that conidia of A. fumigatus werent able to cause the same endothelial cell cytokine stimulation observed for germ tubes, and that endothelial cell activation is independent on fungal cell viability. Finally, its possible to conclude that the polymers of galactose in the cell wall of A. fumigatus, especially the galactosaminogalactan molecule, seem to be responsible for the endothelial cell interaction mechanisms and activation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese. / Aspergillus fumigatus is the main etiological agent of invasive aspergillosis, the main opportunistic fungal infection of Hematologial Unitys patients, especially those with long-term neutropenia. Upon filamentation, this angioinvasive fungus can activate and damage the human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), which in response switch to a pro-thrombotic phenotype. HUVEC activation is mediated by TNF-α once cell-cell contact occurs. This activation is characterized by the expression of pro-inflammatory molecules such cytokines, chemokines and adhesion molecules. Recently, our group performed the comparison of HUVEC activation upon interaction with a wild type and the UGM1 mutant strains of A. fumigatus. The Δugm1 strain, which presents an increased production of the cell wall galactosaminogalactan, showed a hyper adherent phenotype and an increased capability to cause endothelial cell stimulation and activation, when compared with the wild type strain. The receptors involved in the pathogen-host interaction or the signaling pathways after endothelial activation by A. fumigatus remain unknown. Thus, the aim of this study was to investigate the differentially expressed proteins in HUVECs upon interaction with A. fumigatus, using the 2D-DIGE proteomic approach. Briefly, HUVECs were challenged with germlings of A. fumigatus wild type Af293 and Δugm1 strains and then submitted to protein extraction. The total HUVEC protein extracts were labeled with different CyDyes and fractionated by 2D electrophoresis. Quantitative analysis to determine the differences in protein abundance amongst interacted cells vs. control endothelial cells was performed using the software DeCyder. Five differentially expressed proteins were identified by MS/MS including galectin-1 and annexin A2, both overexpressed after the interaction. These two proteins are described elsewhere to be associated with host-pathogen interaction. Besides, galectin-1 showed an ~25% increase after interaction with the Δugm1 strain and it is plausible that this particular protein could be a putative receptor for galactose-containing polymers of the A. fumigatus cell wall and annexin A2 could be involved in signalizing pathways upon interaction. However, other experimental evidences, under development, are necessary to confirm this hypothesis.

Die Zellform ist wichtig für die Ausübung der Zellfunktion und spielt darüberhinaus eine essenzielle Rolle bei der Entwicklung eines Zellhaufens zu einem mehrzelligen Organismus. Dabei wird die Zellform neben biochemischen auch von biophysikalischen Prozessen beeinflusst: Zellkräfte sind ebenso beteiligt wie räumliche Einschränkung. Der Umfang der Wechselwirkung zwischen Umgebung, Zellform und Zellfunktion ist jedoch im Detail oft unverstanden. Ziel dieser Arbeit war daher, eine umfassende Charakterisierung von Zellen in räumlicher Einschränkung durchzuführen, um Aussagen zur Beeinflussung von Zellmorphologie und der Kraftentwicklung zu gewinnen. In dieser Arbeit wurde die Reaktion humaner Primärzellen (HUVECs) auf laterale Einschränkung untersucht. Die Zellen wurden dafür sowohl auf Glas- als auch auf Hydrogel-Substraten kultiviert, die mittels Mikrokontaktdruck von Fibronektin mit Streifenmustern im Breitenbereich von 5μm bis 80μm strukturiert worden waren. Die Zellen wurden nach der Phase der initialen Adhäsion (> 1 h) hinsichtlich ihrer allgemeinen Morphologie, des Erscheinungsbildes ihres Aktinskeletts und ihres Zellzugkraftverhaltens quantitativ beschrieben. Zusätzlich erfolgten Lebendzellmessungen, um die Dynamik des Aktinskeletts und der Zellzugkräfte zu charakterisieren. Die laterale Einschränkung führte zur strukturellen und funktionellen Adaption der Zellen. Da die Zelllänge nur geringfügig von der Streifenbreite abhing, kam es durch die seitliche Einschränkung zu einer Flächenabnahme bei gleichzeitiger Erhöhung des Zellseitenverhältnisses, wovon auch der Zellkern betroffen war. Die Ausrichtung der Aktinfasern korrelierte stark mit der Zellelongation und Zellen auf schmalen Streifen zeigten ein geringer vernetztes Aktinskelett. Messungen der Aktindynamik ergaben einen einwärts gerichteten Transport von Stressfasern. Weiterhin wurde eine Abnahme der Zugkräfte mit zunehmender Einschränkung gemessen, während gleichzeitig eine Polarisierung der Zugkräfte stattfand. Das beobachtete Verhalten der struktur- und funktionsbezogenen Zellparameter konnte gut durch die laterale Einschränkung erklärt werden, sodass die vorliegende Arbeit zu einem besseren Verständnis der Zellanpassung an räumliche Einschränkung beitragen konnte. / Proper cell shape is a precondition for the proper performance of specialized cells and changes of cell shape are paramount for the development from a cell cluster to an adult organism. Cell shape can be regulated biochemically and also biophysically, e. g., by involvement of cellular force generation and spatial confinement. However, the understanding of the interaction between exterior space, cellular form, and function is incomplete. Therefore, the aim of this thesis was to thoroughly characterize cells in spatial confinement in order to better understand how cell morphology and force generation can be linked. During the course of this work, the adaptation of human primary cells (HUVECs) to lateral constraints was investigated. Cells were seeded on both glass and hydrogel substrates which had been micropatterned with fibronectin by microcontact printing. The structures were composed of stripes with varying width (5–80 μm). After initial adhesion had taken place (> 1 h), cell morphology, actin cytoskeleton architecture, and cell traction forces were quantified. In addition, measurements were performed on live cells in order to better understand the dynamics of the actin cytoskeleton and the cell traction forces. Laterally confined cells showed both structural and functional changes. Because cell length was only weakly dependent on stripe width, cells in strong lateral confinement were highly elongated and had decreased spread areas, which also affected the nucleus. The orientation of actin fibers was strongly linked to cell elongation. In cells on narrow stripes, a reduced actin cytoskeleton was observed, i.e., with a lower degree of interconnectivity. Time resolved analysis revealed an inward transport of actin fibers. Furthermore, cell force generation was shown to be impaired on narrow stripes, most likely due to decreased cell spread area. At the same time, force polarization strongly increased in cells in strong lateral confinement. This study demonstrated how various cellular parameters, both linked to cell structure and function, are influenced by lateral confinement and by each other, thereby contributing to a better understanding of cell adaptation to spatial constraint.