Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-25T03:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342403.pdf: 2156235 bytes, checksum: cd652312197cb776d37821de591ca5ac (MD5) Previous issue date: 2016 / A microbiota humana é o conjunto de microrganismos que habitam as superfícies externas e internas do nosso corpo, tais como, pele, mucosa oral e respiratória, ou o trato gastrointestinal (TGI) e geniturinário (TGU). Este conjunto de microrganismos é adquirido pelos recém-nascidos inicialmente no momento do parto. Entre os 18 e 24 meses se torna já semelhante à microbiota de um adulto. Uma das principais funções dessa microbiota é a estimulação do sistema imune, tornando-o apto a desenvolver suas funções de homeostase e defesa, através do amplo leque de células e moléculas que o compõe. Existem evidências de que variações na microbiota intestinal podem causar alterações no sistema imunológico, podendo constituir um ambiente que modula de forma negativa ou positiva a indução de uma resposta imune eficaz. O desequilíbrio dessa microbiota (disbiose) pode provocar não só dano tecidual, mas também anergia imune, tolerização ou inflamação intestinal crônica que, caso persistam, podem comprometer a resposta do hospedeiro aos antígenos, e dentre eles àqueles que formam parte das vacinas. O presente trabalho teve como objetivo geral estudar o impacto das alterações provocadas experimentalmente na microbiota intestinal sobre a resposta imune de camundongos imunizados. Os animais foram vacinados por via subcutânea com 108 ufp/animal (109 ufp/mL) de vacina atenuada de adenovírus humano (HuAd5V) recombinante. Para avaliar a ação de variações significativas da microbiota intestinal e correlacioná-la com a imunogenicidade das vacinas foram traçados dois desenhos experimentais baseados na depleção da microbiota com antibióticos. No primeiro desenho experimental (A), camundongos BALB/c foram tratados com 250 mg de axetilcefuroxima e 25 mg de enramicina diluídos em 250 ml de agua estéril administrado por via oral durante 14 dias. Para o segundo desenho experimental (B) utilizaram-se diferentes combinações de antibióticos não absorvíveis: Gentamicina (G), Metronidazol (M), Neomicina (N) e Vancomicina (V), administrada via oral (1 g/L) durante 14 dias. Durante o tratamento, os animais foram avaliados quanto ao seu desenvolvimento mediante a mensuração do seu peso corporal, e foram também realizadas coletas de fezes para realização de culturas bacterianas e quantificação da microbiota intestinal por PCR quantitativa (qPCR). Os resultados mostraram que o desenho experimental B conseguiu ter uma eficácia maior quanto à depleção da microbiota, apesar de que também foram observadas com ele as maiores taxas de diminuição do peso corporal dos animais. Os grupos de animais tratados com M apresentaram maior redução do peso corporal médio e não tiveram sua microbiota totalmente depletada. Já, uma significativa redução da microbiota foi observada no início do tratamento com NGV ainda sem observar uma redução proporcional do seu peso médio corporal. O resultado mais relevante do nosso trabalho é o que diz a respeito do fato de que a depleção/seleção da microbiota intestinal utilizando NGV e MGV teve impacto significativo na imunogenicidade das vacinas recombinantes adenovirais atenuadas, já que os níveis de anticorpos anti-adenovirais resultantes foram menores, apresentando valores de significância estadística (p) de 0.0154 e 0.0293, respectivamente, em relação ao grupo controle.<br> / Abstract : Human microbiota is formed by a group of microorganisms that inhabit our body surfaces, such as skin, respiratory or oral mucosa as well as the gastrointestinal (GIT) or genital-urinary (GUT) tracts. Between 18 and 24 months, this microbiota becomes similar to that of an adult human being. One major function of these microorganisms is to stimulate a diversity of immune functions, making our immune system able to perform their homeostasis and defense functions, mainly through the use of a wide arrange of cells and humoral factors that make part of it. Evidences suggest that variations in gut microbiota contents may cause positive or negative alterations in immune responses, thus representing an immune-modulative microenvironment. Disbiosis (lost of equilibrium) may be responsible not only for intestinal tissue damage but also for immune anergy, tolerization or chronic intestinal inflammation, which, if maintained for long periods, may compromise host´s response to antigens, including those that form the vaccines.Our current study had the aim of elucidating the impact that experimental alterations in gut microbiota of mice might have on the immune responses induced in those animals by vaccination. Mice were immunized subcutaneously with 108 pfu/animal (109 pfu/mL) of a human adenovirus type 5 (HuAdV) recombinant attenuated vaccine. To evaluate significant alterations in gut microbial contents and to correlate those with vaccine immunogenicity, two experimental designs were planned, based on different antibiotic usage schedules. In the first experimental design (A), BALB/c mice were treated with 250 mg of axetilcefuroxime and 25 mg of enramicine, diluted in 250 ml of sterile water, administered orally for 14 days. As for the second experimental design (B), different combinations of non-absorbable antibiotics were used: Gentamicin (G), Metronidazole (M), Neomycin (N) and Vancomycin (V), all of them administered orally at 1 g per liter of drinking water for 14 days. During treatment, mouse development was evaluated by measuring body weight, and fecal samples were also collected to perform bacterial cultures and to quantify total gut microbiota by quantitative PCR (qPCR). Results show that experimental design B was more efficient in terms of microbiota depletion; despite the most significant decrease in body weight was also observed in those groups of mice. Mice treated with M displayed a major reduction in body weight and did not have their gut microbiota totally depleted. In contrast, a significant reduction in gut microbiota was observed during the first ten days of antibiotic treatment with NGV, without observing any significant reduction in mean body weight. The most relevant result of our study relates to the fact that depletion/selection of gut microorganisms in animals treated with NGV or MGV had a significant impact in the immunogenicity of our recombinant attenuated viral vaccines, since the levels of anti-adenovirus antibodies detected were significantly lower in those groups of immunized mice when compared to the other groups of mice, with p values of 0.0154 and 0.0293, respectively.

Orientador: Ney Lemke / Resumo: A doença de Crohn é um subtipo de doença inflamatória intestinal caracterizada pela inflamação intestinal e disbiose da microbiota. A doença é causada uma manifestação atípica da resposta imune à presença de proteínas microbianas alteradas na interface da mucosa intestinal. Várias análises meta-ômicas têm sido executadas para caracterizar a microbiota intestinal em casos de doença de Crohn. Entretanto, devido à limitações das tecnologias e desvantagens inerentes aos métodos experimentais existentes, os mecanismos mediados pelas proteínas do microbioma alterado de doença de Crohn ainda não foram exploradas. Para analisar essa interação a nível molecular, executamos uma abordagem computacional que combina conjuntos de dados de metaproteômica publicados de um estudo clínico de pares de gêmeos com predições de interação entre proteínas microbianas e humanas. Essa predição baseia-se em características estruturais, inferências de regiões desordenadas, vias de sinalização e redes de interação para determinar as possíveis funções mediadas pelas proteínas microbianas. Como resultado, foi obtida uma rede de interação microbioma-hospedeiro que inicia sua sinalização com proteínas bacterianas que interagem com proteínas humanas de superfície celular. A expansão desse sinal foi modelada em direção ao núcleo da célula, onde observamos potenciais pontos de modulação de genes de autofagia: um dos processos celulares mais modificados em células de doença de Crohn em comparação às saudáveis. E... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Crohn’s disease (CD) is a subtype of inflammatory bowel disease (IBD) characterized by intestinal inflammation and microbiome dysbiosis. The disease is caused by an atypical manifestation of immune response to altered microbial proteins located in the intestinal mucosa. Various meta-omic based analyses have been carried out to profile and characterize the gut microbiota upon onset of CD. However, the molecular mechanisms mediated by the altered CD microbiome wasn’t explored yet due to the technology limitations and disavantages of the experimental methods. In order to analyse this interactio in a molecular level, we performed a computational approach which uses metaproteomic datasets from a twin-pair CD cohort study and prediction of the interaction between human and bacterial proteins. This prediction relies on structural feature based interaction prediction between microbial and host receptor proteins, disordered region inferences, signalling pathways and interaction networks to determine the possible functions mediated by the microbial proteins. As a result, we obtained a host-microbiome interaction network which starts the molecular signal with bacterial proteins interacting with human receptor proteins interactions. The expansion of this signal was modeled in direction to the cellular nucleus, where reaches autophagy genes modulation spots, hence autophagy is one of the key cellular processes to CD development. This model revealed potential differences between CD and hea... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Insetos são os organismos multicelulares mais bem-sucedidos no ecossistema terrestre e sua riqueza se deve, em parte, à simbiose com microrganismos. Geradora de diversidade fenotípica, a comunidade microbiana associada a insetos permite a manutenção de fenótipos complexos capazes de colonizar novos nichos e de se adaptar a fatores de estresse. A relevância da relação de simbiose na ordem Lepidoptera, todavia, tem sido questionada em função da alta variabilidade da comunidade bacteriana associada aos seus representantes. Tendo como modelo de estudo lagartas do gênero Spodoptera (Lepidoptera: Noctuidae), esse trabalho teve por objetivo melhor compreender a composição e diversidade da microbiota associada ao intestino de lepidópteros, assim como verificar o efeito da pressão de seleção direcionada à resistência na sua estrutura e capacidade de utilização de inseticidas como fonte de carbono. Para isso, foi realizada a análise metagenômica da comunidade microbiana intestinal de quatro espécies do gênero Spodoptera assim como de cinco populações naturais de S. frugiperda e de linhagens suscetível e resistentes desse inseto praga. Foram avaliadas linhagens de S. frugiperda resistentes aos inseticidas spinosad, chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, flubendiamide, teflubenzuron e à toxina de Bacillus thuringiensis Cry1A.105+Cry2Ab2. A análise da composição, riqueza e capacidade da comunidade bacteriana utilizar inseticidas foi baseada na determinação de índices de diversidade alfa e beta, no isolamento de bactérias intestinais em meio seletivo e na análise do potencial de crescimento dos isolados em inúmeros inseticidas. Nossos resultados indicam a importância da microbiota intestinal para esse gênero de Lepidoptera. Bactérias do gênero Enterococcus foram predominantes em todas as populações de Spodoptera analisadas, independentemente da espécie, dieta ou pressões de seleção às quais as lagartas foram expostas. Populações naturais de S. frugiperda apresentaram um microbioma mais diverso e com maior número de bactérias capazes de metabolizar inseticidas. A diversidade do microbioma, assim como a presença e capacidade de bactérias utilizarem inseticidas como fonte de carbono para o seu crescimento foram influenciadas pelo nível de exposição a tais compostos, demonstrando que, assim como o hospedeiro, a microbiota intestinal também se encontra em pressão de seleção direcionada a resistência. / Insects are the most successful multicellular organisms in the terrestrial ecosystem and their richness is partially due to symbiosis with microorganisms. The microbial community associated with insects allows the maintenance of complex phenotypes capable of colonizing new niches and adapting to stressors. The relevance of symbiosis in Lepidoptera, however, has been questioned due to the high variability of the bacterial community associated with its representatives. Using Spodoptera larvae as a model, this work aimed to better understand the composition and diversity of the gut microbiota associated with Lepidoptera, as well as to verify the effects of the selection pressure with insecticides in the microbial gut structure and the ability of members of the community to metabolize insecticides as carbon source. Thus, we performed a metagenomic analysis of the gut microbial community of four species of the genus Spodoptera (Lepidoptera: Noctuidae), as well as for five natural populations of S. frugiperda and susceptible and resistant strains of this pest. Strains of S. frugiperda resistant to the insecticides spinosad, chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, flubendiamide, teflubenzuron and Bacillus thuringiensis toxin Cry1A.105 + Cry2Ab2 were evaluated. The analysis of the composition, richness and ability of the bacterial community to metabolize insecticides were carried out through alpha and beta diversity indexes, isolation of intestinal bacteria in selective medium and analysis of the growth potential of isolates in multiple insecticides. Our data indicate the importance of symbiosis for S. frugiperda. Enterococcus prevailed in all populations analyzed, regardless of the species of Spodoptera, food source or selection pressure that the larvae were exposed. Microbial diversity and ability to metabolize insecticides were higher in natural populations exposed to a range of stressors in the field. The diversity of the gut microbial community associated to Spodoptera frugiperda, as well as the ability of its members to metabolize insecticides, were influenced by the degree of exposure to insecticides, showing that, like the host, the gut microbiota is also under selection pressure to resistance.

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Diagnosing the infection requires killing the mollusks, interfering in conservational and population dynamics studies. This work had the objective to demonstrate possible biological markers in infected intermediate hosts, as well as to investigate specific factors related to the parasite-host relationship of mollusks and Angiostrongylus parasites. Mollusks of the Veronicellidae family were infected with A. cantonensis L1. Mucus and feces from these infected and uninfected animals were used for differential expression analysis of proteins using mass spectrometry and the microbiome profile analysis was performed through the 16S gene sequencing, respectively. LC-MS/MS spectrometry analysis showed an increase in F-BAR proteins subfamily and a decrease in the elongation factor of Mycoplasma spp. Microbiome of feces from infected slugs presented a decrease of the Bacteroidetes phylum. We have also analyzed the microbiome profile of Biomphalaria glabrata feces infected with A. cantonensis and Schistosoma mansoni. We could observe a decrease of Vogesella genus. When infected with S. mansoni, a reduction of Mycoplasma and Nitrospira genera and an increase in Niabella genus could be demonstrated. In both infections, decrease of Fluviicola genus and increase of organisms of the Weeksellaceae family were significant. Our results showed that proteins and microorganisms could be promising biomarkers of A. cantonensis infection in intermediate hosts in vivo. During the collection of the mollusks, the invasive species Meghimatium pictum infected with A. costaricensis was found, associated to a case of abdominal angiostrongyliasis, reported in this thesis. Parallel to this study, the postures of Limax sp. and Phyllocaulis sp. were registered to investigate the embryogenesis of these animals. In postures and in decomposing mollusks, mites of the species Caloglyphus berlesei were also identified and this association was observed for the first time. / Angiostrongylus cantonensis e A. costaricensis podem infectar o ser humano acidentalmente causando a meningite eosinof?lica e a angiostrongil?ase abdominal, respectivamente. Ambos possuem diversas esp?cies de moluscos como hospedeiros intermedi?rios. O diagn?stico da infec??o requer a morte destes moluscos, interferindo em estudos de conserva??o e din?mica populacional. Este trabalho teve como objetivo principal encontrar poss?veis marcadores biol?gicos para a infec??o de hospedeiros intermedi?rios, bem como investigar fatores relacionados a rela??o parasito-hospedeiro entre moluscos e Angiostrongylus cantonensis. Exemplares de Phyllocaulis sp. foram infectados com larva de primeiro est?dio de A. cantonensis. O muco e fezes destes animais infectados e n?o infectados foram utilizados para an?lise de express?o diferencial de prote?nas por espectrometria de massas e an?lise do perfil do microbioma por sequenciamento do gene ribossomal 16S, respectivamente. As an?lises de espectrometria por LC-MS/MS mostraram um aumento das prote?nas da subfam?lia F-BAR e diminui??o do fator de alongamento de Mycoplasma spp. O microbioma das fezes de lesmas infectadas apresentou uma diminui??o do filo Bacteroidetes. Tamb?m foram analisados o perfil do microbioma de fezes de Biomphalaria glabrata infectadas com A. cantonensis e Schistosoma mansoni. Nas fezes de caramujos infectados com A. cantonensis foram observados uma diminui??o do g?nero Vogesella; J? quando infectados com S. mansoni, houve redu??o dos g?neros Mycoplasma e Nitrospira e aumento de Niabella. Em ambas as infec??es, a diminui??o de Fluviicola e o aumento de organismos da fam?lia Weeksellaceae foram significativos. Estes resultados mostram que prote?nas e microorganismos s?o promissores biomarcadores da infec??o de A. cantonensis em hospedeiros intermedi?rios, objetivando o desenvolvimento de m?todos diagn?sticos in vivo. Durante as coletas de moluscos, foi encontrada, pela primeira vez, a esp?cie invasora Meghimatium pictum infectada com A. costaricensis associada a um caso de Angiostrongil?ase abdominal, relato que comp?e essa tese. Paralelamente a este estudo, foram acompanhadas as posturas de Limax sp. e Phyllocaulis sp. durante o desenvolvimento embrion?rio, com o objetivo de registrar e investigar a embriog?nese destes hospedeiros. Nas posturas e em moluscos em decomposi??o, foram identificados ?caros da esp?cie Caloglyphus berlesei, em associa??o observada pela primeira vez.

Dentre os microrganismos que a compõem a microbiota intestinal, sobressai Escherichia coli, que possui como principal nicho ecológico o intestino grosso de humanos. Sua importância destaca-se em fazer parte dos microrganismos comensais pioneiros na colonização da mucosa intestinal e também o seu papel patogênico causando doenças intra e extra intestinais. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta imune contra antígenos totais de Escherichia coli. Os resultados desse estudo podem servir como subsídio para o entendimento da resposta imune sistêmica a um microrganismo presente na mucosa. Os antígenos totais de E. coli foram obtidos após lise com solução de guanidina a 8M. Realizou-se a diálise e a dosagem de proteínas. Foi realizado a caracterização eletroforética em gel de poliacrilamida e perfil antigênico por Western Blotting. Avaliou-se a presença de anticorpos IgG total e IgA sérica específicos em 30 soros de humanos e também a resposta de células mononucleares de sangue periférico humano (PBMC) através da metabolização de MTT. Os resultados obtidos demonstraram que a suspenção de antígenos obtida era composta por várias proteínas e o teste de Western Blotting revelou que estas foram reconhecidas por anticorpos presentes nos soros de humanos. Foi possível detectar a presença de anticorpos IgG total e IgA sérica contra os antígenos de E. coli por ELISA. No ensaio de viabilidade e proliferação celular pelo MTT, observou-se que houve proliferação celular em diferentes concentrações do antígeno e a viabilidade não foi inferior a 70%. Os resultados sugerem que os antígenos oriundos de E. coli podem induzir respostas imunes locais e sistêmicas. / Among the microorganisms that make it up the intestinal microbiota, stands out Escherichia coli, which has as main ecological niche, the large human intestine. Its importance stands out in being part of the pioneers commensal microorganisms on the colonization of the intestinal mucosa also his pathogenic role causing extra intra and intestinal diseases. The objective of this study was to evaluate the immune response against total antigens of Escherichia coli. The results of this study could aid to understanding systemic immune response to a commensal microorganism that lives in the mucosa. Total E. coli antigens were obtained after lysis with 8M guanidine solution. After dialysis, protein assay was carried out. It was performed electrophoretic characterization of the antigens using polyacrylamide gel electrophoresis and the antigenic profile by Western blotting. We evaluated the presence of total IgG and IgA specific antibodies in 30 human sera. It also assessed the human response of peripheral blood mononuclear cell (PBMC) by MTT metabolization. The results obtained demonstrated that the antigens were composed of various proteins and Western Blotting showed that antigen proteins were recognized by antibodies present in human serum. It was possible to detect the presence of total IgG and IgA antibodies against E. coli antigens by ELISA. In viability assay evaluated by the MTT metabolization by PBMC, it found that cell proliferation occurred at different antigen concentrations, and viability was not less than 70 %. The results suggest that the antigens from E. coli can induce local and systemic responses. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

O guaraná (Paullinia cupana) é uma planta nativa da América do Sul, e suas sementes tem sido utilizadas por tribos amazônicas desde antes da colonização. O extrato de guaraná é consumido popularmente nos dias de hoje, entretanto pouco se sabe sobre a relação desse extrato com a microbiota intestinal. A microbiota possui um papel central na absorção de nutrientes da dieta e na regulação do metabolismo energético, sendo modificada na obesidade. A microbiota intestinal também é afetada pelo consumo de compostos vegetais, sendo muitas vezes regulada positivamente por dietas ricas em polifenóis. Todavia, o consumo de extratos vegetais pode gerar um desfecho tóxico, assim como alterações negativas na microbiota. O efeito de extratos ricos em compostos secundários deve ser estudado individualmente. Nesse trabalho avaliamos as alterações no ecossistema intestinal causadas pelo extrato comercial de sementes do Guaraná em animais saudáveis e no contexto da obesidade.Induzimos a obesidade em animais através de uma dieta que mimetiza a dieta ocidental, caracterizada por uma maior quantidade de gordura, sal e açúcar refinado, e uma menor quantidade de fibras. Os animais também foram submetidos ao tratamento com um extrato comercial de Guaraná, cafeína ou salina. A disbiose intestinal foi medida no conteúdo cecal através da amplificação e sequenciamento da porção ribossomal 16S. Também foi medida a atividade enzimática no fígado, rins e intestino delgado, assim como a quantidade de citocinas proinflamatórias no soro. A dieta obesogênica gerou um aumento no ganho de peso e no acúmulo de gordura dos animais comparada com a dieta Chow. Tanto o Guaraná quanto a cafeína não foram capazes de reverter o ganho de peso e o acúmulo de gordura. Também observamos a diminuição da atividade da enzima CAT no rim nos animais que receberam guaraná, independente da dieta. A dieta obesogênica induziu alterações na microbiota intestinal semelhantes às da obesidade, diminuindo a proporção de Bacteroidetes sobre Firmicutes, aumentando o gênero Mucispirilum e diminuindo os gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium. Os tratamentos com guaraná e cafeína na dieta Chow diminuíram a proporção B/F, assim como o gênero Bifidobacterium. Observamos um aumento no filo Proteobacteria nos animais do grupo controle obeso. Esse aumento foi revertido pelo tratamento com guaraná. Analisando os gráficos de clusterização e landscape, observamos uma maior distância entre a microbiota dos animais que receberam dietas diferentes do que a dos animais que receberam tratamentos diferentes. Os tratamentos com guaraná ou cafeína modificaram o ecossistema intestinal, mas sem a capacidade de diminuir o acúmulo de gordura ou o ganho de peso. A maior alteração na microbiota foi devido à dieta obesogênica e não aos tratamentos, mostrando que os efeitos anti-obesogênicos do guaraná observados em outros estudos provavelmente não são via microbiota intestinal. / Guarana (Paullinia cupana) is a plant native of South America, and its seedshave been used by Amazonian tribes since before colonization. Guarana extract is consumed popularly today, however little is known about the interactions of this extract with the intestinal microbiota. The gut microbiota plays a central role in the absorption of nutrients from the diet and in the regulation of energy metabolism, being altered in obesity. The intestinal microbiota is also affected by the consumption of plant metabolites and is often regulated positively by diets rich in polyphenols. However, the consumption of plant extracts can generate a toxic outcome, as well as negative changes in the microbiota. Therefore, the effect of plant extracts should be studied individually. In this work, we evaluated the changes in the intestinal ecosystem caused by the administration of a commercial extract of Guaraná seeds in healthy animals and in the context of obesity. We induced obesity in animals through a diet that mimics the western diet, characterized by a higher amount of fat, salt and refined sugar, and a smaller amount of fiber. The animals were also treated with a commercial extract of Guarana, caffeine or saline. Intestinal dysbiosis was evaluated by cecal content, amplification and sequencing of the 16S ribosomal portion. The antioxidant enzymatic activity of the liver, kidney and small intestine was measured as well as the concentration of pro-inflammatory cytokines in the serum. The obesogenic diet increased the weight gain and fat accumulation of the animals compared to the Chow diet. Both Guarana and caffeine were unable to reverse weight gain and fat accumulation. We observed a lower activity of the Glutathione Peroxidase enzyme in the kidney and small intestine in the animals that received obesogenic diet compared to the Chow diet, regardless of the treatment. We also observed the decrease of Catalase enzyme activity in the kidney of animals that received Guarana, regardless of diet. The obesogenic diet induced changes in the intestinal microbiota similar to other works in literature, reducing the proportion of Bacteroidetes/Firmicutes (B/F), increasing the genus Mucispirilum and decreasing the genera Lactobacillus and Bifidobacterium. Guarana and caffeine treatments in the Chow diet decreased the B/F ratio, thus the Bifidobacterium genus. We observed an increase in the phylum Proteobacteria, in the animals of the Obese Control group. This increase in the phylum Proteobacteria, was reversed by the treatment with Guaraná. Analyzing the phylogenetic proximity charts and landscape, we observed a greater distance between the animals that received different diets than animals that received different treatments. Treatments with guarana or caffeine modified the intestinal ecosystem, but without the ability to decrease fat accumulation or weight gain. The major change in the microbiota was due to the obesogenic diet and not to the treatments, showing that the antiobese effects of guarana observed in other studies probably are not via intestinal microbiota.

O guaraná (Paullinia cupana) é uma planta nativa da América do Sul, e suas sementes tem sido utilizadas por tribos amazônicas desde antes da colonização. O extrato de guaraná é consumido popularmente nos dias de hoje, entretanto pouco se sabe sobre a relação desse extrato com a microbiota intestinal. A microbiota possui um papel central na absorção de nutrientes da dieta e na regulação do metabolismo energético, sendo modificada na obesidade. A microbiota intestinal também é afetada pelo consumo de compostos vegetais, sendo muitas vezes regulada positivamente por dietas ricas em polifenóis. Todavia, o consumo de extratos vegetais pode gerar um desfecho tóxico, assim como alterações negativas na microbiota. O efeito de extratos ricos em compostos secundários deve ser estudado individualmente. Nesse trabalho avaliamos as alterações no ecossistema intestinal causadas pelo extrato comercial de sementes do Guaraná em animais saudáveis e no contexto da obesidade.Induzimos a obesidade em animais através de uma dieta que mimetiza a dieta ocidental, caracterizada por uma maior quantidade de gordura, sal e açúcar refinado, e uma menor quantidade de fibras. Os animais também foram submetidos ao tratamento com um extrato comercial de Guaraná, cafeína ou salina. A disbiose intestinal foi medida no conteúdo cecal através da amplificação e sequenciamento da porção ribossomal 16S. Também foi medida a atividade enzimática no fígado, rins e intestino delgado, assim como a quantidade de citocinas proinflamatórias no soro. A dieta obesogênica gerou um aumento no ganho de peso e no acúmulo de gordura dos animais comparada com a dieta Chow. Tanto o Guaraná quanto a cafeína não foram capazes de reverter o ganho de peso e o acúmulo de gordura. Também observamos a diminuição da atividade da enzima CAT no rim nos animais que receberam guaraná, independente da dieta. A dieta obesogênica induziu alterações na microbiota intestinal semelhantes às da obesidade, diminuindo a proporção de Bacteroidetes sobre Firmicutes, aumentando o gênero Mucispirilum e diminuindo os gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium. Os tratamentos com guaraná e cafeína na dieta Chow diminuíram a proporção B/F, assim como o gênero Bifidobacterium. Observamos um aumento no filo Proteobacteria nos animais do grupo controle obeso. Esse aumento foi revertido pelo tratamento com guaraná. Analisando os gráficos de clusterização e landscape, observamos uma maior distância entre a microbiota dos animais que receberam dietas diferentes do que a dos animais que receberam tratamentos diferentes. Os tratamentos com guaraná ou cafeína modificaram o ecossistema intestinal, mas sem a capacidade de diminuir o acúmulo de gordura ou o ganho de peso. A maior alteração na microbiota foi devido à dieta obesogênica e não aos tratamentos, mostrando que os efeitos anti-obesogênicos do guaraná observados em outros estudos provavelmente não são via microbiota intestinal. / Guarana (Paullinia cupana) is a plant native of South America, and its seedshave been used by Amazonian tribes since before colonization. Guarana extract is consumed popularly today, however little is known about the interactions of this extract with the intestinal microbiota. The gut microbiota plays a central role in the absorption of nutrients from the diet and in the regulation of energy metabolism, being altered in obesity. The intestinal microbiota is also affected by the consumption of plant metabolites and is often regulated positively by diets rich in polyphenols. However, the consumption of plant extracts can generate a toxic outcome, as well as negative changes in the microbiota. Therefore, the effect of plant extracts should be studied individually. In this work, we evaluated the changes in the intestinal ecosystem caused by the administration of a commercial extract of Guaraná seeds in healthy animals and in the context of obesity. We induced obesity in animals through a diet that mimics the western diet, characterized by a higher amount of fat, salt and refined sugar, and a smaller amount of fiber. The animals were also treated with a commercial extract of Guarana, caffeine or saline. Intestinal dysbiosis was evaluated by cecal content, amplification and sequencing of the 16S ribosomal portion. The antioxidant enzymatic activity of the liver, kidney and small intestine was measured as well as the concentration of pro-inflammatory cytokines in the serum. The obesogenic diet increased the weight gain and fat accumulation of the animals compared to the Chow diet. Both Guarana and caffeine were unable to reverse weight gain and fat accumulation. We observed a lower activity of the Glutathione Peroxidase enzyme in the kidney and small intestine in the animals that received obesogenic diet compared to the Chow diet, regardless of the treatment. We also observed the decrease of Catalase enzyme activity in the kidney of animals that received Guarana, regardless of diet. The obesogenic diet induced changes in the intestinal microbiota similar to other works in literature, reducing the proportion of Bacteroidetes/Firmicutes (B/F), increasing the genus Mucispirilum and decreasing the genera Lactobacillus and Bifidobacterium. Guarana and caffeine treatments in the Chow diet decreased the B/F ratio, thus the Bifidobacterium genus. We observed an increase in the phylum Proteobacteria, in the animals of the Obese Control group. This increase in the phylum Proteobacteria, was reversed by the treatment with Guaraná. Analyzing the phylogenetic proximity charts and landscape, we observed a greater distance between the animals that received different diets than animals that received different treatments. Treatments with guarana or caffeine modified the intestinal ecosystem, but without the ability to decrease fat accumulation or weight gain. The major change in the microbiota was due to the obesogenic diet and not to the treatments, showing that the antiobese effects of guarana observed in other studies probably are not via intestinal microbiota.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Nutrição, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337963.pdf: 1961414 bytes, checksum: d89b40867ab90bf062dc51d8b26b8679 (MD5) Previous issue date: 2015 / Na obesidade, distúrbios na homeostase glicêmica e no perfil lipídico podem ocorrer em decorrência do aumento de peso, ocasionando doenças como diabetes mellitus tipo 2 (DM2), doenças cardiovasculares e dislipidemia. As cirurgias bariátricas têm-se demonstrado como importantes ferramentas para a perda de peso e melhora de comorbidades.A microbiota intestinal humana, microrganismos que residem principalmente no cólon, exercem diversas funções no controle de várias vias metabólicas, assim como no trânsito intestinal e na digestão dos alimentos. Tanto a obesidade quanto as cirurgias bariátricas impactam qualitativamente e quantitativamente nas populações de bactérias da microbiota intestinal. Prebióticos e simbióticos, potenciais moduladores dessa microbiota, vem sendo estudados para reestabelecer o equilíbrio das bactérias que colonizam o trato gastrointestinal do hospedeiro, dessa forma, gerando benefícios metabólicos ao mesmo. Estudos têm mostrando efeitos positivos desse tipo de intervenção em certas situações em pacientes com sobrepeso e obesidade, porém nenhum estudo analisou desfechos metabólicos em momento pós-cirúrgico bariátrico. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar o efeito da suplementação de prebióticos e simbióticos em um momento pós-cirúrgico bariátrico, investigando parâmetros metabólicos relacionados a homeostase glicêmica e lipídica.Diante disso, foi efetuado um ensaio clínico randomizado, controlado e triplo-cego, em que indivíduos (n=13) submetidos à derivação gástrica em Y de Roux (DGYR) foram suplementados com 6 g/dia de placebo, prebiótico (frutooligossacarídeo ? FOS) ou simbiótico (FOS + cepas de Lactobacillos e Bifidobacterium) durante 15 dias. O5início da intervenção ocorreu 30 dias após a cirurgia. Os desfechos primários analisados foram a glicemia e insulinemia de jejum, o índice HOMA-IR2, as concentrações plasmáticas de colesterol total, LDL-c, HDL-c e triglicerídeios, dos quais não mostraram diferença entre os grupos após a suplementação (p>0,05).A modulação da microbiota intestinal com a suplementação de prebióticos, probióticos e simbióticos têm demonstrado cada vez mais a necessidade de conhecimentos plenos de cada situação para obter efeitos terapêuticos positivos. A condição pós-cirúrgica bariátrica apresenta-se como um novo desafio, mediante os inúmeros fatores que alteram o trato gastrointestinal, de buscar como intervir para proporcionar benefícios para os pacientes no que concerne ao momento ideal da suplementação, o tempo do tratamento, assim como o tipo e a dose do modulador da microbiota a ser utilizado. Os resultados obtidos nesse ensaio indicam que a intervenção, nesse momento pós-cirúrgico, aponta uma ausência de efeito nos parâmetros metabólicos dos indivíduos no modelo adotado nesse ensaio clínico.<br> / Abstract : In obesity, disturbances in glucose homeostasis and lipid profile may occur as a result of weight gain, causing diseases such as type 2 diabetes mellitus (DM2), cardiovascular disease and dyslipidemia. Bariatric surgeries have been shown to be important tools for weight loss and improvement in comorbidities.Human gut microbiota, microorganisms residing mainly in the colon, has several roles in the control of various metabolic pathways, as well as in the intestinal transit and digestion of food. Both obesity and bariatric surgery impact qualitatively and quantitatively in populations of bacteria of the gut microbiota. Prebiotics and synbiotics, potential modulators of this microbiome, have been studied to restore the balance of bacteria that colonize the host, thereby generating metabolic benefits. Studies have shown positive effects of this type of intervention in certain situations in patients with overweight and obesity, but no study has analyzed metabolic outcomes in bariatric post-surgical moment. Thus, the aim of the study was to evaluate the effect of the prebiotic and synbiotic supplementation in this post-bariatric surgical moment, investigating metabolic parameters related to glycemic and lipid homeostasis.In front of it, it was conducted a randomized, controlled and triple-blind trial, in which individuals (n = 13) underwent gastric bypass Roux-Y (DGYR) were supplemented with 6 g/day of placebo, prebiotics (fructooligosaccharides - FOS ) or symbiotic (FOS + strains of Lactobacillos and Bifidobacterium) for 15 days. The start of intervention was 30 days after surgery. The primary outcome measures were fasting blood glucose and insulin, HOMA-IR2 index and lipid profile, of which7all showed no difference between the groups after supplementation (p> 0.05).The post-bariatric surgical condition is presented as a new challenge, considering the numerous factors that affect the gastrointestinal tract, to seek how to intervene to provide benefits to patients regarding the optimal timing of supplementation, the treatment time, and the type and dose of microbiota modulator to be used. The results of this study indicate that the intervention in this postoperative moment points to a lack of effect on metabolic parameters of individuals in the model adopted by this clinical trial. Modulation of intestinal microbiota with supplementation of prebiotics, probiotics and synbiotics has increasingly shown the need for full knowledge of every situation for positive therapeutic effects.

Orientador: Jayme Augusto de Souza Neto / Resumo: Aedes aegypti é a espécie de mosquito emergente em áreas urbanas com maior impacto na saúde pública, sendo o principal vetor dos arbovírus dengue, Zika e chikungunya. Por esse motivo, se faz indispensável a compreensão de mecanismos moleculares associados a processos fisiológicos em A. aegypti, como resposta imune, comportamento e homeostase intestinal. Conforme observado em outros organismos, a via PI3K/AKT tem papéis importantes no metabolismo, na reprodução, na tolerância ao estresse e na imunidade. A quinase AKT atua como um regulador negativo da via PI3K/AKT, fosforilando o fator de transcrição FOXO e impedindo sua translocação nuclear. Nosso objetivo foi avaliar o perfil transcricional em A. aegypti com o gene akt silenciado e avaliar as consequências deste silenciamento sobre a microbiota bacteriana. Além disso, investigamos uma provável ativação mitocondrial quando do silenciamento de akt. Mostramos que o silenciamento de akt resultou na ativação de genes essenciais para a manutenção da homeostase intestinal do mosquito, como peptídeos antimicrobianos (AMPs) e genes codificadores de enzimas associadas à produção de espécies reativas de oxigênio (ROS). Notavelmente, observou-se uma forte repressão de 11 profenoloxidases (PPOs), além de uma potente indução de genes codificadores de subunidades da enzima NADH desidrogenase, em comparação com o respectivo grupo controle, sugerindo que tal indução esteja associada a um provável aumento da atividade mitocondrial. No context... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Aedes aegypti is the emerging mosquito species in urban areas with the greatest impact on public health, being the main vector of arboviruses dengue, Zika and chikungunya. For this reason, it is essential to understand the molecular mechanisms associated with physiological processes in A. aegypti, such as immune response, behavior and intestinal homeostasis. As observed in other organisms, the PI3K / AKT pathway has important roles in metabolism, reproduction, stress tolerance and immunity. AKT kinase acts as a negative regulator of the PI3K / AKT pathway, phosphorylating the FOXO transcription factor and preventing its nuclear translocation. Our objective was to evaluate the transcriptional profile in A. aegypti with the silenced akt gene and to evaluate the consequences of this silencing on the bacterial microbiota. In addition, we investigated a possible mitochondrial activation during the akt silencing. We have shown that akt silencing resulted in the activation of essential genes for the maintenance of mosquito intestinal homeostasis, such as antimicrobial peptides (AMPs) and genes encoding enzymes associated with the production of reactive oxygen species (ROS). Notably, a strong repression of 11 profenoloxidases (PPOs) was observed, as well as a potent induction of genes encoding subunits of the NADH dehydrogenase enzyme, in comparison with the respective control group, suggesting that such induction is associated with a possible increase in mitochondrial activity. In t... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O guaraná (Paullinia cupana) é uma planta nativa da América do Sul, e suas sementes tem sido utilizadas por tribos amazônicas desde antes da colonização. O extrato de guaraná é consumido popularmente nos dias de hoje, entretanto pouco se sabe sobre a relação desse extrato com a microbiota intestinal. A microbiota possui um papel central na absorção de nutrientes da dieta e na regulação do metabolismo energético, sendo modificada na obesidade. A microbiota intestinal também é afetada pelo consumo de compostos vegetais, sendo muitas vezes regulada positivamente por dietas ricas em polifenóis. Todavia, o consumo de extratos vegetais pode gerar um desfecho tóxico, assim como alterações negativas na microbiota. O efeito de extratos ricos em compostos secundários deve ser estudado individualmente. Nesse trabalho avaliamos as alterações no ecossistema intestinal causadas pelo extrato comercial de sementes do Guaraná em animais saudáveis e no contexto da obesidade.Induzimos a obesidade em animais através de uma dieta que mimetiza a dieta ocidental, caracterizada por uma maior quantidade de gordura, sal e açúcar refinado, e uma menor quantidade de fibras. Os animais também foram submetidos ao tratamento com um extrato comercial de Guaraná, cafeína ou salina. A disbiose intestinal foi medida no conteúdo cecal através da amplificação e sequenciamento da porção ribossomal 16S. Também foi medida a atividade enzimática no fígado, rins e intestino delgado, assim como a quantidade de citocinas proinflamatórias no soro. A dieta obesogênica gerou um aumento no ganho de peso e no acúmulo de gordura dos animais comparada com a dieta Chow. Tanto o Guaraná quanto a cafeína não foram capazes de reverter o ganho de peso e o acúmulo de gordura. Também observamos a diminuição da atividade da enzima CAT no rim nos animais que receberam guaraná, independente da dieta. A dieta obesogênica induziu alterações na microbiota intestinal semelhantes às da obesidade, diminuindo a proporção de Bacteroidetes sobre Firmicutes, aumentando o gênero Mucispirilum e diminuindo os gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium. Os tratamentos com guaraná e cafeína na dieta Chow diminuíram a proporção B/F, assim como o gênero Bifidobacterium. Observamos um aumento no filo Proteobacteria nos animais do grupo controle obeso. Esse aumento foi revertido pelo tratamento com guaraná. Analisando os gráficos de clusterização e landscape, observamos uma maior distância entre a microbiota dos animais que receberam dietas diferentes do que a dos animais que receberam tratamentos diferentes. Os tratamentos com guaraná ou cafeína modificaram o ecossistema intestinal, mas sem a capacidade de diminuir o acúmulo de gordura ou o ganho de peso. A maior alteração na microbiota foi devido à dieta obesogênica e não aos tratamentos, mostrando que os efeitos anti-obesogênicos do guaraná observados em outros estudos provavelmente não são via microbiota intestinal. / Guarana (Paullinia cupana) is a plant native of South America, and its seedshave been used by Amazonian tribes since before colonization. Guarana extract is consumed popularly today, however little is known about the interactions of this extract with the intestinal microbiota. The gut microbiota plays a central role in the absorption of nutrients from the diet and in the regulation of energy metabolism, being altered in obesity. The intestinal microbiota is also affected by the consumption of plant metabolites and is often regulated positively by diets rich in polyphenols. However, the consumption of plant extracts can generate a toxic outcome, as well as negative changes in the microbiota. Therefore, the effect of plant extracts should be studied individually. In this work, we evaluated the changes in the intestinal ecosystem caused by the administration of a commercial extract of Guaraná seeds in healthy animals and in the context of obesity. We induced obesity in animals through a diet that mimics the western diet, characterized by a higher amount of fat, salt and refined sugar, and a smaller amount of fiber. The animals were also treated with a commercial extract of Guarana, caffeine or saline. Intestinal dysbiosis was evaluated by cecal content, amplification and sequencing of the 16S ribosomal portion. The antioxidant enzymatic activity of the liver, kidney and small intestine was measured as well as the concentration of pro-inflammatory cytokines in the serum. The obesogenic diet increased the weight gain and fat accumulation of the animals compared to the Chow diet. Both Guarana and caffeine were unable to reverse weight gain and fat accumulation. We observed a lower activity of the Glutathione Peroxidase enzyme in the kidney and small intestine in the animals that received obesogenic diet compared to the Chow diet, regardless of the treatment. We also observed the decrease of Catalase enzyme activity in the kidney of animals that received Guarana, regardless of diet. The obesogenic diet induced changes in the intestinal microbiota similar to other works in literature, reducing the proportion of Bacteroidetes/Firmicutes (B/F), increasing the genus Mucispirilum and decreasing the genera Lactobacillus and Bifidobacterium. Guarana and caffeine treatments in the Chow diet decreased the B/F ratio, thus the Bifidobacterium genus. We observed an increase in the phylum Proteobacteria, in the animals of the Obese Control group. This increase in the phylum Proteobacteria, was reversed by the treatment with Guaraná. Analyzing the phylogenetic proximity charts and landscape, we observed a greater distance between the animals that received different diets than animals that received different treatments. Treatments with guarana or caffeine modified the intestinal ecosystem, but without the ability to decrease fat accumulation or weight gain. The major change in the microbiota was due to the obesogenic diet and not to the treatments, showing that the antiobese effects of guarana observed in other studies probably are not via intestinal microbiota.