Interações patógeno-hospedeiro geram alterações em diversos mecanismos, tanto no hospedeiro quanto no patógeno. Neste contexto, nas células do sistema imune do hospedeiro ocorre modulação para impedir o desenvolvimento de patógenos, culminado em sua eliminação, como no caso de infecções por Cryptococcus neoformans. Macrófagos alveolares constituem o primeiro tipo celular a responder à levedura, a qual, após a fagocitose, é capaz de se proliferar e disseminar no hospedeiro. Como mecanismo de defesa, células hospedeiras podem reduzir a concentração de micronutrientes essenciais para o patógeno, mecanismo conhecido por imunidade nutricional. Zinco (Zn) é o segundo metal de transição mais abundante e um micronutriente essencial para todos os organismos e, com isto, macrófagos podem responder a patógenos com redução dos níveis de Zn para auxiliar na eliminação de patógenos. A fim de avaliar se macrófagos respondem com privação de Zn a a fungos, a alteração na homeostase de Zn em macrófagos infectados por C. neoformans foi avaliada bem como a influência da ativação celular nesta resposta. Demonstramos que macrófagos respondem com privação de Zn à infecção por C. neoformans uma vez que ocorreu (i) diminuição nos níveis intracelulares de Zn livre em macrófagos infectados com a levedura viável, (ii) redução na expressão de importadores do metal, (iii) redução nos níveis de Zn livre em leveduras após exposição a macrófagos, (iv) aumento na proliferação no interior de macrófagos e diminuição da taxa de exocitose de C. neoformans em condições de disponibilidade de Zn. Tal modulação de Zn na resposta a C. neoformans foi exercida por alguns transportadores de Zn que respondem significativamente a condições de privação de Zn, principalmente os da família ZnT, e a privação de Zn como mecanismo de imunidade nutricional foi evidente em macrófagos ativados com IFN- e LPS. Macrófagos ativados com PMA não mostraram redução nos níveis intracelulares de Zn em reposta a C. neoformans ou modulação significativa nos níveis de transcritos de transportadores de Zn, como ZIP2 e ZnT7, em comparação a macrófagos ativados com IFN- e LPS. Além disso, de forma geral, macrófagos ativados continham maiores níveis intracelulares de Zn livre em comparação a macrófagos não ativados, sugerindo modulação do processo de ativação na homeostase de Zn em macrófagos J774.A1. / Host-pathogen interactions cause alterations on several mechanisms in both host and pathogen. In this context, host immune system cells are modulated to prevent pathogens growth, aiding in their elimination, as it occurs during Cryptococcus neoformans infections. Alveolar macrophages are the first cell type to respond to yeast infection. Once phagocytosed, cryptococcal cells are capable to proliferate and disseminate in the host. As a defense mechanism, host cells can reduce essential micronutrients concentration to the pathogen, a mechanism known as nutritional immunity. Zinc (Zn) is the second most abundant transition metal and an essential micronutrient for all organisms and thus, macrophages may respond to pathogens with reduced levels of Zn to aid pathogens elimination. In order to evaluate whether macrophages respond with Zn deprivation to fungi, alterations on Zn homeostasis in C. neoformans-infected macrophages was evaluated as well as the influence of cellular activation in this response. We demonstrate that macrophages respond with Zn deprivation to C. neoformans infection, as we could observe (i) a reduction of free intracellular Zn levels in macrophages infected with viable yeast, (ii) a reduced expression of Zn importers, (iii) a decreased free Zn concentration in yeasts exposed to macrophages, (iv) increased yeast proliferation within macrophages and decreased yeast exocytosis under Zn rich conditions. This Zn modulation in response to C. neoformans was exerted by some Zn transporters which respond significantly to Zn deprivation conditions, especially those of the ZnT family, and Zn deprivation as a nutritional immunity mechanism was evident in IFN- and LPS-activated macrophages. PMA-activated macrophages showed no reduction in intracellular Zn levels in response to C. neoformans or a significant modulation in Zn transporters transcript levels, such as ZIP2 and ZnT7, in comparision to IFN-- LPS-activated macrophages. In addition, in general, activated macrophages contained increased free intracellular Zn levels in comparision to non-activated macrophages, suggesting activation process modulation on Zn homeostasis in J774.A1 macrophages.

A imunidade nutricional é um importante mecanismo de defesa do hospedeiro. A mesma é caracterizada pela privação de nutrientes durante interação patógeno e hospedeiro, mostrando-se essencial tanto para eliminar quanto para conter a disseminação de micro-organismos patogênicos. Dentre os nutrientes sequestrados pelo hospedeiro, está o metal zinco, é um micronutriente essencial para o metabolismo de todos os seres vivos. Em contrapartida, micro-organismos patogênicos desenvolveram mecanismos para capturar esse metal. O nosso modelo de estudo, a levedura encapsulada Cryptococcus gattii, é um dos principais agentes causadores da criptococose. A doença inicia pela inalação de propágulos fúngicos, os quais irão depositar-se no interior dos alvéolos pulmonares onde irão encontrar células fagocíticas, representando a primeira linha de defesa do hospedeiro e onde possivelmente seja empregada a imunidade nutricional para conter a disseminação desta levedura. No presente trabalho, objetivamos avaliar o papel da biodisponibilidade de zinco na virulência de C. gattii. No primeiro capítulo, descrevemos a caracterização da função de dois transportadores de zinco da família ZIP em C. gattii. O transportador de zinco Zip1 é o principal envolvido na captação de zinco, já que linhagens mutantes para o seu gene codificador, assim como a linhagem duplo mutante zip1Δzip2Δ, apresentaram baixo nível de zinco intracelular, crescimento reduzido quando na condição de privação de zinco e altos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) quando cultivados na condição de privação do metal. Tais características não foram observadas na linhagem zip2Δ. Ensaios de virulência demonstraram que zip1Δ e zip1Δzip2Δ são mais susceptíveis à fagocitose por macrófagos, ao passo que ensaios de infecção em modelo murino demonstraram que apenas a linhagem duplo mutante possui virulência atenuada. Tais dados evidenciam que a homeostase de zinco, mais especificamente o transporte, é essencial para a patogenicidade de C. gattii. No segundo capítulo do presente trabalho, abordamos homeostase de zinco durante a interação C. gattii com macrófagos. Por meio de analises de microscopia, demonstramos que leveduras contidas em fagossomos apresentam eventos de aumento transitório na concentração de zinco, o que parece estar diretamente envolvido com a permeabilização dos fagossomos. Adicionalmente, determinamos que macrófagos infectados com C. gattii apresentam uma compartimentalização de zinco, provavelmente no complexo de Golgi, dessa maneira reduzindo a disponibilidade do metal em fagossomos infectados. Concluindo, o presente trabalho demonstrou que o metal zinco é essencial para a patogenicidade de C. gattii, e que transportadores do metal estão diretamente envolvidos com a virulência deste patógeno. Além disto, levantamos importantes dados quanto à imunidade nutricional de macrófagos contra C. gattii, sugerindo que um processo de privação de zinco é realizado por parte do macrófago. / Nutritional immunity is an important defence mechanism used by host. It is characterised by nutrients deprivation during host-pathogen interaction and has important role in growth hampering and microbe killing. Among the nutrients sequestered by host is the metal zinc, which plays essential role in cell metabolism of all living organisms. However, microorganisms developed diverse mechanisms for zinc acquisition. Our model of study is the intracellular fungal pathogen Cryptococcus gattii, one of the main agents of cryptococcal disease. The disease starts with inhalation of fungal propagules, which will deposit inside the lug alveoli and being in contact with phagocytes, representing the first line of host defence. In such host cells, nutritional immunity occur in order to hamper cryptococcal growth. In the present work, we sought to determine the role of zinc availability on the C. gattii virulence. In the first chapter, we describe the functional characterization of two of zinc transporters in C. gattii of the ZIP family. Zip1 transporter is the pivotal zinc transporter in C. gattii, as mutant strains zip1Δ and double mutant strain zip1Δ zip2Δ had lower intracellular content, reduced growth under zinc limitation and higher reactive oxygen species than wild type strain. Such characteristics were not observed in zip2Δ strain. Virulence tests demonstrated that zip1Δ and zip1Δzip2Δ are more susceptible to macrophage phagocytosis, and murine infection assay showed that only double knockout strain had alterations in virulence. Such data lead us to conclude that zinc, acquired by zinc transporters, is essential for C. gattii pathogenicity. In the second chapter, we demonstrated important data about zinc homeostasis during C. gattii and macrophage interaction. Microscopy analysis demonstrated that internalised yeasts cells have events of temporary increase on zinc concentration. These events are directly associated with phagosomal permeabilisation. Moreover, C. gattii infected macrophages have a zinc content compartmentalisation, most probably in the Golgi apparatus. Thus, we conclude that zinc is essential for C. gattii virulence and zinc transporters play an important role on its pathogenicity. In addition, we described important data about zinc nutritional immunity during macrophage and C. gattii interaction.

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Proefschrift Maastricht. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Cryptococcus gattii é uma levedura basidiomicética causadora da criptococose, doença que acomete diferentes órgãos de pacientes imunocompetentes, entre eles, pulmões, pele e sistema nervoso central. Durante o processo infeccioso, o fungo expressa diversos fatores de virulência, como a produção de melanina e cápsula polissacarídica, além de possuir a capacidade de replicar-se no interior de macrófagos. Em contrapartida, as células do hospedeiro também possuem estratégias para conter a disseminação do patógeno, uma delas é a imunidade nutricional, na qual ocorre redução da disponibilidade de nutrientes no sítio de infecção. A disponibilidade de zinco é um fator crucial para o desenvolvimento de uma infecção fúngica, mesmo assim, pouco se sabe sobre o metabolismo desse metal na espécie C. gattii. No presente trabalho, primeiramente, descrevemos o fator de transcrição Zap1 em C. gattii, a partir da análise in silico foi identificado um ortólogo do gene regulador da homeostase de zinco ZAP1 de Saccharomyces cerevisiae do genoma de C. gattii. Foram realizadas análises de expressão, demonstrando que o gene selecionado possui sua expressão aumentada na condição de privação de zinco, comprovando assim, sua relação com a homeostase desse metal. Para caracterizar funcionalmente a proteína Zap1, linhagens mutante e mutante complementada para o gene ZAP1 foram construídas e caracterizadas. A diminuição dos níveis de transcritos dos genes codificadores para os transportadores de zinco da família ZIP na linhagem mutante, concluímos que Zap1 regula positivamente a expressão desses genes. Na caracterização fenotípica, a linhagem mutante zap1Δ demonstrou maior sensibilidade à condição de privação de zinco do que a linhagem selvagem e mutante complementada, além de demonstrar altos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (EROs) e maior sensibilidade as espécies reativas de nitrogênio (ERNs) características que explicam a menor virulência da linhagem mutante quando comparada com a linhagem selvagem. Por meio da análise do transcriptoma demonstramos que Zap1 regula a expressão de genes envolvidos no metabolismo de zinco, estresse oxidativo e de genes codificadores para proteínas ligadoras de zinco. Secundariamente, na caracterização inicial de sistemas de aquisição de zinco em C. gattii, foram realizadas análises por PCR quantitativo em tempo real para avaliar os níveis de transcritos dos genes que codificam para transportadores de zinco da família ZIP. Um aumento significativo nos níveis de transcritos referentes ao gene ZIP3 (CNBG_5361), foi observado quando C. gattii foi cultivado em meio definido contendo o quelante de ferro BPDS ou o quelante de zinco TPEN, quando comparados à condição controle. Este fato sugere que o transportador Zip3 pode apresentar baixa seletividade, podendo transportar outros metais, em contraste aos transportadores Zip1 e Zip2, cuja modulação da expressão por BPDS foi menos acentuada. / Cryptococcus gattii is a basidiomycetous yeast that causes cryptococcosis, a lifethreatening disease that can affect different organs of immunocompetent hosts, including, lungs, skin and central nervous system. During the infection process, the fungus express several virulence factors, such as melanin production and polysaccharide capsule, besides the ability to replicate inside macrophages. In contrast, the host cells express strategies to stop the spread of the pathogen, one of them is nutritional immunity, reducing nutrient availability in the infection site. Zinc availability is a crucial factor for fungal infection development, nevertheless, little is known about zinc metabolism in C. gattii. In the present work, firstly, we described Zap1 transcription factor in C. gattii. In silico analyses identified a Saccharomyces cerevisiae ZAP1 ortholog in C. gattii genome. Expression analyses demonstrated that, ZAP1 is positively regulated in zinc deprivation condition, confirming that the selected gene is involved in zinc metabolism. With the purpose to characterize the role of Zap1 in zinc metabolism, mutant and complemented strains were constructed and characterized. Expression analyses demonstrated that genes codifying for ZIP family of zinc transporter are up regulated by Zap1. On phenotypic characterization, mutant strain demonstrated higher sensibility to zinc deprivation condition when compared to wild type or complemented strain. Moreover, mutant strain demonstrated higher levels of reactive oxygen species (ROS) and higher sensibility to reactive nitrogen species (RNS). Transcriptomic analyses demonstrated that Zap1 regulates the expression of genes involved on zinc homeostasis, oxidative stress and genes codifying for zinc-binding proteins. Taken together, these results, explain the low virulence of mutant strain when compared to wild type and complemented strain. On the second part, on initial characterization of ZIP family of zinc transporters, relative transcript levels of ZIP family codifying genes was measured on different conditions. ZIP3 (CNBG_5361) demonstrated higher transcript levels when C. gattii cells were cultured on iron deprivation condition, for that, iron chelating agent (BPDS) was add to the medium. These results suggest that, Zip3 may present low selectivity, and may carry other metal, in contrast to Zip1 and Zip2, that expression modulation by BPDS was less pronounced.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Ciências Fisiológicas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335947.pdf: 1599167 bytes, checksum: afcd4b3088be34fe3f642cf6549642a4 (MD5) Previous issue date: 2015 / O glicocorticoide (GC) é amplamente aplicado na clínica para o tratamento de doenças inflamatórias. Seu uso prolongado repercurte sobre a homeostase glicêmica podendo levar a resistência periférica à insulina (RI). Mulheres na transição de segunda para a terceira idade iniciam um processo natural de falha ovariana, a menopausa. Na menopausa há ganho de peso e modificações na distribuição da gordura, especialmente na região visceral. A associação entre GCs e menopausa não está bem estabelecida na literatura. Assim, avaliamos as repercussões da perda de função ovariana associada ao tratamento com GC sobre parâmetros relacionados à homeostase glicêmica. Para tanto, ratas Wistar (28 dias de vida) foram submetidas à falha ovariana por meio da administração de 4-vinilciclohexeno diepóxido (4-VCD), i.p. (VCD) ou receberam somente veículo (CTL) e 168 dias após foram tratadas com dexametasona (1 mg/kg, p.c., i.p.) por 5 dias consecutivos (DEX e VCD+DEX) ou veículo (CTL e VCD). O grupos DEX e VCD+DEX demonstraram redução da massa corporal e da ingestão alimentar durante tratamento com dexametasona (p<0,05). As ratas tratadas com dexametasona apresentaram aumento na glicemia, insulinemia, triacilgliceridemia e conteúdo de glicogênio hepático vs. seus respectivos grupos controles (p<0,05) não havendo nenhum efeito do tratamento com 4-VCD per se. O tratamento com 4-VCD não alterou a sensibilidade à insulina, enquanto que os grupos tratados com dexametasona apresentaram redução da sensibilidade comparada aos seus respectivos controles (p<0,05). O grupo VCD exibiu intolerância à glicose (GTT i.p.) vs. grupo CTL (p<0,05) e a intolerância presente no grupo DEX não foi potencializada pelo tratamento com o 4-VCD (VCD+DEX). No desafio glicêmico oral o tratamento com 4-VCD não promoveu nenhuma alteração nos grupos VCD e VCD+DEX em relação aos seus respectivos controles. O tratamento com o 4-VCD não causou nenhuma alteração na massa de células ß no grupo VCD, porém impediu a compensação do incremento compensatório (grupo VCD+DEX) ocorrido no grupo DEX. O tratamento com GC resultou em marcante elevação dos valores de progesterona plasmática vs. grupo CTL (p<0,05). Concluímos que o tratamento com o 4-VCD não promove alterações nos parâmetros metabólicos basais, mas causa intolerância à glicose. O tratamento com o 4-VCD não predispõe às ratas a maiores disfunções metabólicas causadas pelo tratamento com GC, exceto pela atenuação do incremento da massa de células ß induzida pela administração de dexametasona.<br> / Abstract : Glucocorticoids (GC) are widely applied in clinic for the treatment of inflammatory diseases. Its prolonged use influences the glucose homeostasis and may lead to insulin resistance (IR). Women in transition from natural reproductive life to menopause begin a natural process of ovarian failure. In this case, there are weight gain and changes in fat distribution, especially in the visceral region. The association between GCs and menopause is not well established in the literature. We evaluated the impact of the loss of ovarian function associated with GC treatment on parameters related to glucose homeostasis. Wistar rats (28 days old) underwent ovarian failure by administration of 4-vinylcyclohexene diepoxide (4-VCD) i.p. (VCD), while controls received vehicle (CTL). After 168 days rats were treated with dexamethasone (1 mg / kg bw, i.p.) for 5 consecutive days (DEX and VCD+DEX) or vehicle (CTL and VCD). The DEX and VCD+DEX groups showed reduced body weight and food intake during treatment with dexamethasone (p<0.05). The rats treated with dexamethasone showed an increase in glycemia, insulinemia, triglyceridemia and hepatic glycogen content vs. their respective control groups (p<0.05) and there is no effect of treatment with 4-VCD per se. Treatment with 4-VCD does not alter insulin sensitivity, whereas the groups treated with dexamethasone showed a reduction in insulin sensitivity compared to their respective controls (p<0.05). The VCD group exhibited impaired glucose tolerance (GTT ip.) vs. CTL group (p<0.05) and intolerance present in the DEX group was not enhanced by treatment with 4-VCD (VCD+DEX). In oral glucose challenge treatment with 4-VCD did not promote changes in VCD and VCD+DEX groups compared to their respective controls. Treatment with 4-VCD caused no change in the mass of ß cells in the VCD group, but prevented the compensatory increase (VCD+DEX group) occurred in the DEX group. The GC treatment resulted in a marked increase in plasma progesterone values vs. CTL (p<0.05) group. We conclude that treatment with 4-VCD does not cause alterations in the basal metabolic parameters, but causes glucose intolerance. Treatment with 4-VCD dos not predisposes rats to additional metabolic dysfunctions caused by the GC treatment, except for the attenuation of the increase in mass of ß cells induced by administration of dexamethasone.

FERNANDES, N. S. Uso da tampa interna da colmeia Langstroth na manutenção da homeostase em colônias de abelhas africanizadas Apis mellifera durante o período de estiagem no semiárido nordestino. 2013. 82 f. Dissertação (Mestrado em Zootecnia) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-14T20:34:50Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_ nsfernandes.pdf: 2903368 bytes, checksum: 038ea0edbe123e3b99de127e8a40e3de (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-11-25T10:51:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_ nsfernandes.pdf: 2903368 bytes, checksum: 038ea0edbe123e3b99de127e8a40e3de (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T10:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_ nsfernandes.pdf: 2903368 bytes, checksum: 038ea0edbe123e3b99de127e8a40e3de (MD5) Previous issue date: 2013 / The Langstroth hive has its original model in an inner lid, just below the lid which would serve to assist the bees in the nest thermoregulation. In Brazil, the inner cover was removed from the hive components on the grounds that the country is tropical and the inner cover would become unnecessary, but no study has been done in this direction. The present study aims to investigate the role of the inner cover of the hive Langstroth homeostasis of Africanized bee colonies Apis mellifera in the dry season in the Caatinga in Limoeiro Norte-Ceará. The survey was conducted in October and November 2012 at the site of Canafístula Bixopá, District Bixopá, in the city of Limoeiro do Norte, state of Ceará. The experiment consisted of 10 hives without inner cover (T1) and 10 hives with inner cover (T2), in which he recorded temperature and relative humidity in the hives, ventilation (intensity and number of workers fanning), water harvesting (number of collecting bees by time, number of trips per bee, interval between the journeys and time spent for collection), and the consumption of food reserves from the hives of the two treatments. The results showed a significant difference (p <0.05) for temperature and relative humidity in the hives, with averages differing significantly between T1 (32.08 ± 0,27ºC and 53.23 ± 0.62%) and T2 (31.60 ± 0,33ºC and 54.96 ± 0.75%). The intensity data of ventilation, and the number of fanning bees did not differ between T1 (20.65 ± 0.77mm and 0.62 ± 0.14 bees) and T2 (20.27 ± 0.86mm and treatments 0.3 ± 0.06 bees). In collecting water, there was no statistical difference in the times of 11:00, 15:00 and 16:00 in T1 (16.25 ± 2.05, 18.25 ± 2.28 and 14.00 ± 1.35 treatments) and T2 (8.25 ± 1.88, 12.25 ± 0.62 and 9.75 ± 0.75), as well as the time spent collecting water (T1 = 34.86 ± 0.56s and T2 = 37.64 ± 0.63s). The number of trips / bee / day differed between the T1 and T2 only between quartiles I and II (Q1T1: 11.25 ± 4.52; Q2 T1: 35.5 ± 22.22; Q1T2: 4 ± 1.71, Q2 T2: 25.5 ± 15.28), for the Man-Whitney test. In between trips was no statistical difference only in quartiles I, II and IV of T1 treatments (Q1T1: 6 ± 5.13; Q2 T1: 8 ± 7.41 and Q4 T1: 97 ± 23.50 min) and T2 (Q1T2: 5.25 ± 3.94; Q2 T2: 8 ± 6.94 and Q4 T2: 272 ± 82.29 min) for the Man-Whitney test. The average consumption of food supply did not differ between treatments, being in T1 177.7 ± 29.9g and 141.8± 3.8g in T2. We conclude that the inner cover of the hive Langstroth provides that these bees hives achieve better conditions of internal homeostasis of the nest giving off less effort than those of hives without inner cover in conditions of the Limoeiro do Norte, Ceará. / A colmeia Langstroth traz em seu modelo original uma tampa interna, localizada imediatamente abaixo da tampa que serviria para auxiliar as abelhas na termoregulação do ninho. No Brasil, essa tampa interna foi retirada dos componentes da colmeia sob a alegação de que o país é tropical e a tampa interna se tornaria desnecessária, sem que estudos tenham sido conduzidos a esse respeito. O presente estudo se propôs a investigar o papel da tampa interna da colmeia Langstroth na homeostase de colônias de abelhas africanizadas Apis mellifera no período de estiagem no Semiárido nordestino. O estudo foi realizado nos meses de outubro e novembro de 2012, no Sítio Canafístula do Bixopá, Distrito de Bixopá, município de Limoeiro do Norte-CE. O experimento constou de 10 colmeias sem tampa interna (T1) e 10 colmeias com tampa interna (T2), nas quais se registraram temperatura e umidade relativa no interior das colmeias, a ventilação (intensidade e número de operárias ventilando), coleta de água (número de abelhas coletoras por horário, número de viagens por abelha, intervalo entre as viagens e tempo gasto para coleta), bem como o consumo das reservas de alimento entre as colmeias dos dois tratamentos. Os resultados mostraram que houve diferença significativa (p<0,05) para a temperatura e umidade relativa no interior das colmeias, com as médias diferindo estatisticamente entre T1 (32,08±0,27ºC e 53,23±0,62%) e T2 (31,60±0,33ºC e 54,96±0,75%). Os dados de intensidade de ventilação, e o número de abelhas ventilando não diferiram entre os tratamentos T1 (20,65±0,77 mm e 0,62±0,14 abelhas) e T2 (20,27±0,86 mm e 0,3±0,06 abelhas). Na coleta de água, houve diferença estatística nos horários de 11:00, 15:00 e 16:00, nos tratamentos T1 (16,25±2,05, 18,25±2,28 e 14,00±1,35) e T2 (8,25±1,88, 12,25±0,62 e 9,75±0,75), como também no tempo gasto para a coleta de água (T1=34,86±0,56 s e T2=37,64±0,63 s). O número de viagens/abelha/dia diferiu nos tratamentos T1 e T2 somente entre os quartis I e II (Q1T1: 11,25±4,52; Q2 T1: 35,5±22,22; Q1T2: 4±1,71; Q2 T2: 25,5±15,28), para o teste de Man-Whitney. No intervalo entre viagens houve diferença estatística somente nos quartis I, II e IV dos tratamentos T1 (Q1T1: 6±5,13; Q2 T1: 8±7,41 e Q4 T1: 97±23,50 min) e T2 (Q1T2: 5,25±3,94; Q2 T2: 8±6,94 e Q4 T2: 272±82,29 min) para o teste de Man-Whitney. A média de consumo da reserva de alimento não diferiu entre tratamentos, sendo 177,7±29,9 g em T1 e 141,8±13,8 g em T2. Conclui-se que a tampa interna da colmeia Langstroth propicia que as abelhas dessas colmeias consigam melhores condições de homeostase interna do ninho desprendendo menor esforço que aquelas de colmeias sem tampa interna.

A imunidade nutricional é um importante mecanismo de defesa do hospedeiro. A mesma é caracterizada pela privação de nutrientes durante interação patógeno e hospedeiro, mostrando-se essencial tanto para eliminar quanto para conter a disseminação de micro-organismos patogênicos. Dentre os nutrientes sequestrados pelo hospedeiro, está o metal zinco, é um micronutriente essencial para o metabolismo de todos os seres vivos. Em contrapartida, micro-organismos patogênicos desenvolveram mecanismos para capturar esse metal. O nosso modelo de estudo, a levedura encapsulada Cryptococcus gattii, é um dos principais agentes causadores da criptococose. A doença inicia pela inalação de propágulos fúngicos, os quais irão depositar-se no interior dos alvéolos pulmonares onde irão encontrar células fagocíticas, representando a primeira linha de defesa do hospedeiro e onde possivelmente seja empregada a imunidade nutricional para conter a disseminação desta levedura. No presente trabalho, objetivamos avaliar o papel da biodisponibilidade de zinco na virulência de C. gattii. No primeiro capítulo, descrevemos a caracterização da função de dois transportadores de zinco da família ZIP em C. gattii. O transportador de zinco Zip1 é o principal envolvido na captação de zinco, já que linhagens mutantes para o seu gene codificador, assim como a linhagem duplo mutante zip1Δzip2Δ, apresentaram baixo nível de zinco intracelular, crescimento reduzido quando na condição de privação de zinco e altos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) quando cultivados na condição de privação do metal. Tais características não foram observadas na linhagem zip2Δ. Ensaios de virulência demonstraram que zip1Δ e zip1Δzip2Δ são mais susceptíveis à fagocitose por macrófagos, ao passo que ensaios de infecção em modelo murino demonstraram que apenas a linhagem duplo mutante possui virulência atenuada. Tais dados evidenciam que a homeostase de zinco, mais especificamente o transporte, é essencial para a patogenicidade de C. gattii. No segundo capítulo do presente trabalho, abordamos homeostase de zinco durante a interação C. gattii com macrófagos. Por meio de analises de microscopia, demonstramos que leveduras contidas em fagossomos apresentam eventos de aumento transitório na concentração de zinco, o que parece estar diretamente envolvido com a permeabilização dos fagossomos. Adicionalmente, determinamos que macrófagos infectados com C. gattii apresentam uma compartimentalização de zinco, provavelmente no complexo de Golgi, dessa maneira reduzindo a disponibilidade do metal em fagossomos infectados. Concluindo, o presente trabalho demonstrou que o metal zinco é essencial para a patogenicidade de C. gattii, e que transportadores do metal estão diretamente envolvidos com a virulência deste patógeno. Além disto, levantamos importantes dados quanto à imunidade nutricional de macrófagos contra C. gattii, sugerindo que um processo de privação de zinco é realizado por parte do macrófago. / Nutritional immunity is an important defence mechanism used by host. It is characterised by nutrients deprivation during host-pathogen interaction and has important role in growth hampering and microbe killing. Among the nutrients sequestered by host is the metal zinc, which plays essential role in cell metabolism of all living organisms. However, microorganisms developed diverse mechanisms for zinc acquisition. Our model of study is the intracellular fungal pathogen Cryptococcus gattii, one of the main agents of cryptococcal disease. The disease starts with inhalation of fungal propagules, which will deposit inside the lug alveoli and being in contact with phagocytes, representing the first line of host defence. In such host cells, nutritional immunity occur in order to hamper cryptococcal growth. In the present work, we sought to determine the role of zinc availability on the C. gattii virulence. In the first chapter, we describe the functional characterization of two of zinc transporters in C. gattii of the ZIP family. Zip1 transporter is the pivotal zinc transporter in C. gattii, as mutant strains zip1Δ and double mutant strain zip1Δ zip2Δ had lower intracellular content, reduced growth under zinc limitation and higher reactive oxygen species than wild type strain. Such characteristics were not observed in zip2Δ strain. Virulence tests demonstrated that zip1Δ and zip1Δzip2Δ are more susceptible to macrophage phagocytosis, and murine infection assay showed that only double knockout strain had alterations in virulence. Such data lead us to conclude that zinc, acquired by zinc transporters, is essential for C. gattii pathogenicity. In the second chapter, we demonstrated important data about zinc homeostasis during C. gattii and macrophage interaction. Microscopy analysis demonstrated that internalised yeasts cells have events of temporary increase on zinc concentration. These events are directly associated with phagosomal permeabilisation. Moreover, C. gattii infected macrophages have a zinc content compartmentalisation, most probably in the Golgi apparatus. Thus, we conclude that zinc is essential for C. gattii virulence and zinc transporters play an important role on its pathogenicity. In addition, we described important data about zinc nutritional immunity during macrophage and C. gattii interaction.

Interações patógeno-hospedeiro geram alterações em diversos mecanismos, tanto no hospedeiro quanto no patógeno. Neste contexto, nas células do sistema imune do hospedeiro ocorre modulação para impedir o desenvolvimento de patógenos, culminado em sua eliminação, como no caso de infecções por Cryptococcus neoformans. Macrófagos alveolares constituem o primeiro tipo celular a responder à levedura, a qual, após a fagocitose, é capaz de se proliferar e disseminar no hospedeiro. Como mecanismo de defesa, células hospedeiras podem reduzir a concentração de micronutrientes essenciais para o patógeno, mecanismo conhecido por imunidade nutricional. Zinco (Zn) é o segundo metal de transição mais abundante e um micronutriente essencial para todos os organismos e, com isto, macrófagos podem responder a patógenos com redução dos níveis de Zn para auxiliar na eliminação de patógenos. A fim de avaliar se macrófagos respondem com privação de Zn a a fungos, a alteração na homeostase de Zn em macrófagos infectados por C. neoformans foi avaliada bem como a influência da ativação celular nesta resposta. Demonstramos que macrófagos respondem com privação de Zn à infecção por C. neoformans uma vez que ocorreu (i) diminuição nos níveis intracelulares de Zn livre em macrófagos infectados com a levedura viável, (ii) redução na expressão de importadores do metal, (iii) redução nos níveis de Zn livre em leveduras após exposição a macrófagos, (iv) aumento na proliferação no interior de macrófagos e diminuição da taxa de exocitose de C. neoformans em condições de disponibilidade de Zn. Tal modulação de Zn na resposta a C. neoformans foi exercida por alguns transportadores de Zn que respondem significativamente a condições de privação de Zn, principalmente os da família ZnT, e a privação de Zn como mecanismo de imunidade nutricional foi evidente em macrófagos ativados com IFN- e LPS. Macrófagos ativados com PMA não mostraram redução nos níveis intracelulares de Zn em reposta a C. neoformans ou modulação significativa nos níveis de transcritos de transportadores de Zn, como ZIP2 e ZnT7, em comparação a macrófagos ativados com IFN- e LPS. Além disso, de forma geral, macrófagos ativados continham maiores níveis intracelulares de Zn livre em comparação a macrófagos não ativados, sugerindo modulação do processo de ativação na homeostase de Zn em macrófagos J774.A1. / Host-pathogen interactions cause alterations on several mechanisms in both host and pathogen. In this context, host immune system cells are modulated to prevent pathogens growth, aiding in their elimination, as it occurs during Cryptococcus neoformans infections. Alveolar macrophages are the first cell type to respond to yeast infection. Once phagocytosed, cryptococcal cells are capable to proliferate and disseminate in the host. As a defense mechanism, host cells can reduce essential micronutrients concentration to the pathogen, a mechanism known as nutritional immunity. Zinc (Zn) is the second most abundant transition metal and an essential micronutrient for all organisms and thus, macrophages may respond to pathogens with reduced levels of Zn to aid pathogens elimination. In order to evaluate whether macrophages respond with Zn deprivation to fungi, alterations on Zn homeostasis in C. neoformans-infected macrophages was evaluated as well as the influence of cellular activation in this response. We demonstrate that macrophages respond with Zn deprivation to C. neoformans infection, as we could observe (i) a reduction of free intracellular Zn levels in macrophages infected with viable yeast, (ii) a reduced expression of Zn importers, (iii) a decreased free Zn concentration in yeasts exposed to macrophages, (iv) increased yeast proliferation within macrophages and decreased yeast exocytosis under Zn rich conditions. This Zn modulation in response to C. neoformans was exerted by some Zn transporters which respond significantly to Zn deprivation conditions, especially those of the ZnT family, and Zn deprivation as a nutritional immunity mechanism was evident in IFN- and LPS-activated macrophages. PMA-activated macrophages showed no reduction in intracellular Zn levels in response to C. neoformans or a significant modulation in Zn transporters transcript levels, such as ZIP2 and ZnT7, in comparision to IFN-- LPS-activated macrophages. In addition, in general, activated macrophages contained increased free intracellular Zn levels in comparision to non-activated macrophages, suggesting activation process modulation on Zn homeostasis in J774.A1 macrophages.

Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-05-11T17:46:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ExtratoHidroalcoólicoGuaraná.pdf: 1613708 bytes, checksum: 9552d2234067a5d074db03b5670bb5ed (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-05-12T13:29:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ExtratoHidroalcoólicoGuaraná.pdf: 1613708 bytes, checksum: 9552d2234067a5d074db03b5670bb5ed (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-12T13:29:37Z (GMT). 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Entretanto, estudos sobre as propriedades biológicas do guaraná e seus efeitos sobre o SNC em modelos in vivo são limitados e não foram bem explorados. Neste estudo, o nematóide Caenorhabditis elegans foi utilizado para testar as atividades antioxidantes e os efeitos protetores do Extrato Hidroalcoólico de Guaraná (EHG) em modelos transgênicos para o Mal de Alzheimer e a Doença de Huntington. Os resultados demonstram que o EHG produzido possui propriedades antioxidantes in vitro, evidenciadas por sua capacidade de neutralizar o radical DPPH em 54,37%, 49,36% e 48,30% para as concentrações de 5, 10 e 50 mg/mL, respectivamente. Ainda, o EHG também demonstrou capacidade antioxidante in vivo, uma vez que reduziu os níveis de ERO em animais tipo selvagem sob condições normais e de estresse oxidativo. O EHG nas concentrações encolhidas para os ensaios in vivo (10 mg/mL e 50 mg/mL) não foi tóxico para os vermes, uma vez que não interferiu no seu desenvolvimento, avaliado pela medida do tamanho corporal. Ao contrário, o tratamento com EHG diminui o acúmulo de pigmentos associados ao envelhecimento observados através do corante vermelho Nilo. O tratamento com o EHG foi capaz de atenuar o fenótipo de paralisia induzido pela toxicidade do peptídeo βA em dois modelos C. elegans para o Mal de Alzheimer. Quanto aos modelos C. elegans para a Doença de Huntington, o EHG foi capaz de reduzir a agregação de proteínas poliglutamínicas (PoliQ40) expressas no tecido muscular dos vermes, bem como reduzir a neurotoxicidade da proteína Huntingtina (Q150). Para testar se os efeitos benéficos do EHG estavam associados a uma diminuição da patogenicidade da bactéria Escherichia coli utilizada como alimento para os vermes, os efeitos do EHG sobre o crescimento bacteriano foram testados, sendo que nenhum efeito bactericida ou bacteriostático foi observado. Os resultados obtidos sugerem que o EHG age através de efeitos antioxidantes, uma vez que foi capaz de reduzir os níveis de espécies reativas de oxigênio (ERO) em animais expressando o peptídeo βA, além de ativar a expressão da enzima superóxido dismutase (SOD-3), uma enzima antioxidante. O EHG não foi capaz de diminuir a expressão do mRNA para βA, porém foi capaz de ativar a expressão da chaperonina HSP-16, aumentar a atividade do proteassoma e proteger o modelo contra o estresse térmico, um conhecido indutor de dano proteico, sugerindo uma atividade sobre a homeostase proteica. Os resultados obtidos até o momento demonstram que o EHG possui propriedades antioxidantes in vitro e in vivo, modula a homeostase proteica e que seu consumo pode ser benéfico no tratamento de doenças neurodegenerativas como o Mal de Alzheimer e a Doença de Huntington. _____________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Paullinia cupana, or guaranázeiro, is a native plant from the Amazon region rich in phytochemicals such as polyphenols and methylxanthines. The guaraná extract, obtained from guaranazeiro’s seeds, is widely consumed as beverages, such as soft and energy drinks, and as food supplement. Previous investigations have described properties such as antioxidant, antimicrobial, anti-obesogenic, antimutagenic and anticarcinogenic for guaraná. Regarding the central nervous system (CNS), stimulant properties have been described, as well as protective effects in an in vitro model for Parkinson’s Disease and a capability to inhibit amyloid-β (Aβ) peptide aggregation in vitro. However, studies about the biological properties of guaraná are limited and the effects of guaraná over the CNS are not well explored. In this study, we used Caenorhabditis elegans as a model to test both the antioxidant and the protective properties of guaraná hydro‐alcoholic extract (GHE) in wild-type and transgenic animals for Alzheimer (AD) and Huntington (HD) diseases. Our results demonstrate that GHE has in vitro antioxidant activity, shown by its capacity in neutralize the DPPH radical by 54,37%, 49,36% e 48,30% for the concentrations of 5, 10 e 50 mg/mL, respectively. Also, GHE demonstrated an in vivo antioxidant property, since it reduced ROS levels in wild type animals under standart and stress conditions. GHE treatment is not toxic since it did not interfere with the animals’ development assessed by the body length. GHE treatment also reduced the level of fluorescent pigments associated to aging indicated by the red nile staining. GHE attenuated the pathological phenotypes of paralysis induced by Aβ in two C. elegans AD models. Concerning C. elegans models for Huntington Disease, GHE reduced the aggregation of polyglutamine proteins (PoliQ40) in the muscle of the animals, as well as reduced Huntingtin protein’s neurotoxicity. Our findings suggest that GHE’s beneficial effects might be due its antioxidant properties, since it was able to reduce reactive oxygen species’ (ROS) production in animals expressing Aβ and activate the expression of superoxide dismutase (SOD-3), an antioxidant enzyme. GHE treatment did not reduced the expression of Aβ mRNA; however it activated the expression of the heat shock protein HSP-16, a chaperonine, increased the proteasome activity and boosted animals’ thermal stress resistance, which suggests that GHE can interfere with protein homeostasis . Our results so far show guaraná has antioxidant properties in vitro and in vivo, modulates protein homeostasis and suggests that GHE consumption might be advantageous in the treatment of Alzheimer and Huntington diseases.