A Mata Atlântica é uma floresta tropical úmida considerada um \"hotspot\" de biodiversidade e endemismo. É uma das florestas mais antigas do mundo e uma das maiores florestas da América, abrangendo aproximadamente 150 milhões de hectares em condições ambientais altamente heterogêneas. Estudos em diferentes ambientes da Mata Atlântica, nos núcleos de Picinguaba e Santa Virginia no Parque Estadual da Serra do Mar (PESM), têm sido realizados para determinar a diversidade de espécies e alterações da estrutura das comunidades de bactérias, tanto na filosfera, quanto na dermosfera e solo rizosférico. No entanto, pouco se sabe sobre as funções ecológicas dessas bactérias, e sobre as interações ecológicas entre as comunidades microbianas e os ambientes onde se desenvolvem. Assim o objetivo desse trabalho foi explorar as interações entre as comunidades microbianas da filosfera, dermosfera e solo coletado sobre a projeção da copa de duas espécies arbóreas da Mata Atlântica ao longo de um gradiente altitudinal, usando análises de co-ocorrência, a partir dos dados obtidos por pirosequenciamento da região V4 do gene rRNA 16S de bactérias, para determinar padrões de associações de bactérias em diferentes níveis taxonômicos em cada microambiente. Para esse estudo, foi proposta a hipótese de que mesmo que as condições ambientais sejam diferentes em cada tipo de floresta (gradiente altitudinal), pode existir grupos de bactérias específicos que co-ocorrem na filosfera, dermosfera ou solo das plantas, funcionando como taxons chaves na estruturação das comunidades bacterianas. Com base do sequenciamento dos genes rRNA 16S, as comunidades bacterianas associadas à filosfera e dermosfera de E. edulis e G. opposita nas diferentes florestas foram mais similares entre si do que as do solo. Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes e Proteobacteria foram mais abundantes em todos os microambientes estudados. Diferenças nas estruturas das comunidades bacterianas na filosfera, dermosfera e solo foram observadas ao longo do gradiente altitudinal, independente da espécie de planta. Na floresta de terras baixas, a comunidade bacteriana associada à filosfera foi mais similar entre E. edulis e G. opposita. No solo, a comunidade bacteriana foi mais similar dentro de cada tipo de floresta do que entre florestas, sugerindo um efeito da fisionomia da floresta nas comunidades de bactérias dos solos. Explorando as redes de co-ocorrência das comunidades bacterianas em cada microambiente observou-se que no nível de UTOs, cada microambiente têm diferentes táxons chaves que podem regular as interações ecológicas da comunidade. Embora táxons chaves não representam as UTOs mais abundantes em cada microambiente, eles pertencem, predominantemente às classes Alphaproteobacteria e Gammaproteobacteria, sugerindo que na filosfera, dermosfera e solo o core microbioma não pode ser definido ao nível de UTO, mas possivelmente a níveis taxonômicos mais elevados representando grandes grupos microbianos que apresentam funções redundantes. / The Atlantic Forest is a rainforest considered a hotspot of biodiversity and endemism. It is one of the oldest forests in the world and one of the largest forests of America, covering approximately 150 million hectares in highly heterogeneous environmental conditions. Studies in different environments of the Atlantic forest, in the Picinguaba and Santa Virginia areas in the Serra do Mar State Park (PESM) have been conducted to determine the species diversity and changes in the structure of the bacterial communities in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere. However, little is known on the ecological functions of these bacteria, and on the ecological interactions between microbial communities and the environment in which they develop. The aim of this study was to explore the interactions between the microbial communities of the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere of two tree species of the Atlantic Forest along an altitudinal gradient. Co-occurrence analysis based on data obtained by pyrosequencing of the 16S rRNA gene V4 region of bacteria to determine patterns of bacterial associations in different taxonomic levels in each microenvironment. For this study, the hypothesis that even if the environmental conditions are different in each type of forest (altitudinal gradient), there may be specific groups of bacteria that co-occur in the phyllosphere, dermosphere or rhizosphere, functioning as keystone taxa in the bacterial communities. Based on the sequencing of 16S rRNA genes, bacterial communities associated with the E. edulis and G. opposita phyllosphere and dermosphere in different forests were more similar to each other than the rhizosphere. Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria and Bacteroidetes were the more abundant taxa in all studied microenvironments. Differences in the bacterial community structures in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere were observed along the altitudinal gradient, regardless of the plant species. In the lowland forest, the bacterial community associated with the phyllosphere was more similar between E. edulis and G. opposita. The rhizosphere bacterial community was more similar within each forest type than between forests, suggesting an effect of the forest physiognomy on the bacterial communities of the rhizosphere. Exploring the co-occurrence networks in the bacterial communities of each microenvironment it was observed that at the OTU level each microenvironment has different keystoine taxa that may regulate the ecological interactions in the community. Although the keystone taxa do not represent the most abundant OTUs in each microenvironment, they belong predominantly to Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes, suggesting that in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere the core microbiome cannot be determined at the OTU level, but possibly at higher taxonomic levels representing microbial groups having redundant functions.

The current population growth will demand a higher productive agriculture to full the food requirement. To supply this need and preserve the environment, many resources are applied to promote sustainable agriculture. Phosphorus depletion is the main factor that limits crops yields in tropical soils, where the pH and clay content rapid fixate this nutrient. Plant breeders aim to solve this issue by changing the plant requirements for phosphorus and adapting them to low P availability. However, with these approaches the demand for phosphorus fertilizers will continue and so the depletion of the natural deposits. In this study is proposed that plants with contrasting phosphorus uptake efficiency, i.e. P-efficient and P-inefficient, recruits distinct rhizosphere microbiome specialized in phosphorus mobilization. This hypothesis was tested growing plants in a gradient of two sources of P, triple superphosphate or rock phosphate Bayovar. Thebean rhizosphere microbiome was assessed with culture dependent and independent approaches, enzymatic assays, predictive metagenomics and networks analysis. A differential enrichment of several OTUs in the rhizosphere of the P-inefficient common bean genotype, and the enrichment of bacterial chemotaxis functions and functions involved in phosphorus mobilization suggest that this genotype has superior communication with the rhizosphere microbiome and is highly dependent on it for phosphorus mobilization. As a proof of concept, the P-efficientefficient genotype was sown in soil previously cultivated with P-inefficientinefficient genotype. The results showed that P-efficientefficient genotype positively responded to the modified rhizosphere in early stages, that is, the microbiome selected and enriched by the P-inefficient genotype improved the P uptake in the genotype cultivated afterwards in the same soil. Taken collectively, these results suggest that plants partly rely on the rhizosphere microbiome for P uptake and that the exploration of these interactions during plant breeding would allow the selection of even more efficient genotypes, leading to a sustainable agriculture by exploring soil residual P. / O atual aumento populacional irá demandar uma maior produção agrícola para completar a necessidade de alimento. Para suprir essa necessidade e preservar o meio ambiente, muitos recursos serão aplicados para promover a agricultura sustentável. A depleção de fósforo é um dos principais fatores que limita a produção agrícola em solos tropicais, onde o pH e o conteúdo de argila fixam rapidamente esse nutriente. Os melhoristas de plantas visam solucionar esse problema alterando a necessidade de fósforo das plantas e adaptando-as as baixas disponibilidade de fósforo. No entanto, com essas estratégias a demanda por fertilizantes fosfatados irá continuar assim como a exploração das reservas naturais de fósforo. Nesse estudo foi proposto que as plantas contrastantes em relação a eficiência na absorção de fósforo, i.e. P-eficiente e P-ineficiente, recrutariam um microbioma rizosférico distinto em relação a mobilização de fósforo. Essa hipótese foi testada cultivando plantas em um gradiente usando duas fontes distintas de P, triplo fosfato ou fosfato de rocha Bayovar. O microbioma da rizosfera de feijão foi então avaliado por técnicas dependentes e independentes de cultivo, análise enzimática, predição metagenômica e análises de network. Um enriquecimento diferencial de várias OTUs observado na rizosfera do genótipo de feijão P-ineficiente, e o enriquecimento de funções de quimiotaxia bacteriana e envolvidas na mobilização de fósforo sugerem que esse genótipo tem uma maior comunicação com o microbioma rizosférico e é altamente dependente deste para a mobilização de fósforo. Como prova de conceito, o genótipo P-eficiente foi plantado em solo previamente cultivadocom o genótipo P-ineficiente. Os resultados mostraram que o genótipo P-eficiente responde positivamente à rizosfera modificada nos estádios iniciais de crescimento, ou seja, o microbioma selecionado e enriquecido pelo genótipo P-ineficiente melhorou a absorção de fósforo no genótipo cultivado posteriormente no mesmo solo. Coletivamente, esses resultados sugerem que as plantas dependem parcialmente do microbioma da rizosfera para a absorção de P e que a exploraçãodestas interações durante o melhoramento vegetal permitiria a seleção de genótipos muito mais eficientes, conduzindo à uma agricultura sustentável explorando o fósforo residual do solo.

Orientador: Mário Roberto Maróstica Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_GlauciaCarielo_M.pdf: 794328 bytes, checksum: 905ed92bfa1f9e04a2c521c1c5e898b7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Muitos estudos tem demonstrado que o consumo acumulado de galactooligossacarídeo (GOS) e frutooligossacarídeo (FOS) pode trazer benefícios significativos para a saúde, relacionados com a sua resistência à digestão, sendo utilizados como substrato pelas bactérias intestinais, em especial as bifidobactérias. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de alteração de pH e microbiota (contagem de Bifidobacterium e Lactobacillus) no intestino grosso de ratas Wistar após o consumo dos oligossacarídeos não digeríveis (ONDs) FOS e GOS. Foram confeccionadas quatro dietas baseadas na AIN93G para roedores utilizando os ONDs em substituição parcial à sacarose para os grupos experimentais. Desta forma, o experimento contou com quatro grupos experimentais, sendo: grupo Controle, grupo FOS, grupo GOS e grupo FOS + GOS. O ensaio biológico contou com 32 animais divididos em grupos de 8 animais cada, mantidos em gaiolas separadas, sob ciclo claro/escuro de 12 horas, com temperatura e umidade controladas, durante o período de 90 dias. O consumo de dieta e o ganho de peso foram monitorados. Ao final do experimento, os animais foram sacrificados por decapitação, seu ceco retirado para coleta de material para análises posteriores de pH e microbiota intestinal. A análise de pH foi realizada por meio de peagômetro digital (TEC 5MP, Tecnal) e a análise de microbiota, a partir de diluições do conteúdo fecal e inoculação em meios de cultura específicos. Todas as placas foram incubadas em câmaras de anaerobiose contendo sistema gerador de anaerobiose Anaerogen (Oxoid Ltd., Basingstoke, Hampshire, England) durante 24 - 48 horas a 37°C. Os resultados foram e xpressos na forma do logaritmo decimal das unidades formadoras de colônia/g material (Log10 UFC). Para a análise estatística, foi utilizado o software GraphPad Prism 5.0. A análise de variância (ANOVA) foi realizada e os dados paramétricos foram analisados por meio do teste de Tukey, a 5% de significância e os não paramétricos por teste de Dunnett. Os resultados obtidos demonstraram um abaixamento do pH intestinal nos grupos que consumiram FOS e FOS + GOS e aumento da contagem de Bifidobacterium no conteúdo cecal dos grupos FOS, GOS e FOS + GOS e aumento de Lactobacillus dos grupos FOS e FOS + GOS / Abstract: Many studies have shown that consumption of galactooligosaccharide (GOS) and fructooligosaccharides (FOS) can bring significant benefits to health. NDC are used as substrate by intestinal bacteria, especially bifidobacteria, as these compounds are resistance to digestion. The aim of this study was to evaluate the effects in pH and microbiota (specifically for Lactobacillus and Bifidobacterium growth) in the large intestine of Wistar rats after consumption of non-digestible oligosaccharides (NDOs) FOS and GOS. Four different diets were produced, based on the AIN93G formula for rodents, using NDOs in partial replacement of sucrose by prebiotics FOS and GOS for the experimental groups. Thus, the experiment had four experimental groups, as described: Control group, FOS group, GOS group and FOS + GOS group. For the 'in vivo¿ experiment, the 32 animals were divided into groups of 8 animals each. The rats were kept in separate cages under light / dark cycles of 12 hours, with controlled temperature and humidity during 90 days. The diet consumption and weight gain were monitored. At the end of the experiment, the animals were killed by decapitation, their cecum removed to collect material for further analysis of pH and intestinal microbiota. The pH analysis was performed using digital pH meter (TEC 5MP Tecnal) and analysis of microbiota from dilutions of fecal contents and inoculation on specific culture media. All plates were incubated in anaerobic chambers containing anaerobic generation system Anaerogen (Oxoid Ltd., Basingstoke, Hampshire, England) for 24-48 hours at 37 °C. The results were expressed as the logarithm of colony forming units / g material (Log10 CFU). For statistical analysis, GraphPad Prism 5.0 was used. The analysis of variance (ANOVA) was performed and parametric data were analyzed using the Tukey test at 5% significance and the nonparametric by Dunnett's test. The results showed a lowering of intestinal pH in the groups consuming FOS and FOS + GOS and increased count of Bifidobacterium in the cecal contents of the groups FOS, GOS and FOS + GOS and increase of Lactobacillus in the groups FOS and FOS + GOS / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

Os microrganismos presentes no intestino de insetos podem desempenhar importantes funções na biologia de seus hospedeiros, como na nutrição, detoxificação de compostos de defesas das plantas, prevenção da infecção por patógenos e produção de semioquímicos importantes nas interações de insetos. O primeiro passo para entender as funções da microbiota do intestino na biologia de insetos consiste na identificação dessas comunidades. Neste trabalho, a diversidade de bactérias do intestino de larvas e adultos da mosca-das-frutas sul-americana, Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae), foi determinada por métodos baseados ou não no cultivo. O método baseado no cultivo foi utilizado no estudo da diversidade da microbiota de população de laboratório mantida em frutos de mamão, avaliando-se a diversidade presente no intestino de larvas e em duas regiões distintas do intestino de adultos, o papo e o intestino médio+posterior. A análise metagenômica pela avaliação de bibliotecas de 16S rDNA foi aplicada ao estudo da diversidade da microbiota associada a moscas oriundas de diferentes frutos hospedeiros (guabiroba, nêspera, maçã, mamão e pitanga). As análises por cultivo permitiram a identificação de 25 filotipos associados ao intestino de larvas e adultos, sendo a diversidade em larvas bem distinta daquela de adultos. Os Filos Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria foram representados por 10 famílias, sendo Enterobacteriaceae a mais abundante. Filotipo próximo à enterobacteriacea Cedecea davisae foi o único a ocorrer no intestino de larvas e papo e intestino de adultos. A análise metagenômica dos insetos obtidos em diferentes frutos hospedeiros estendeu a diversidade anteriormente identificada aos Filos Cyanobacteria, Deinococcus, Elusimicrobia, Planctomycetes e Verrucomicrobia. Novamente, Proteobacteria se destacou como o mais diverso. Esse estudo demonstrou que a comunidade microbiana associada ao intestino de A. fraterculus é inteiramente influenciado pelo fruto hospedeiro utilizado, sendo raros os filotipos compartilhados por insetos em diferentes frutos. A composição da microbiota do intestino do adulto é muito menos diversa do que a da larva, independentemente do fruto utilizado. Mas vários filotipos, como aqueles próximos a Acinetobacter bereziniae, Cedecea davisae, Comamonas koreensis, Enterobacter asburiae, Empedobacter brevis e Hydrogenophilus hirschii, além do parasita intracelular Wolbachia pipientis, mantiveram-se associadas ao intestino de larvas e adultos de A. fraterculus, mesmo após a metamorfose. A análise das comunidades bacterianas de A. fraterculus sugere que as variações em suas estruturas estão relacionadas ao substrato alimentar utilizado pelo inseto. / The microorganisms present in the insect gut can play important roles in the biology of their hosts such as nutrition, detoxification of compounds defenses of plants, preventing infection by pathogens and production of important semiochemicals in insect interactions. The first step to understanding the functions of the gut microbiota in insect biology is the identification of these communities. In this work, the diversity of gut bacteria in larvae and adult South American fruit fly, Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae) , were determined by methods based on the cultivation or not . The method based on the cultivation was used to study the microbial diversity of laboratory population maintained in papaya fruits, evaluating the diversity present in the gut of larvae and in two distinct regions of the intestine of adults, the crop and midgut + hindgut. The analysis of metagenomic libraries for evaluation of 16S rDNA was applied to the study of the diversity of the microbiota associated with fruit flies from different hosts (guabiroba , medlar , apple, papaya and pitanga). The analysis by cultivation allowed the identification of 25 phylotypes associated with the gut of larvae and adults, larvae diversity being quite different from that of adults. The phyla Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes and Proteobacteria were represented by 10 families, Enterobacteriaceae being the most abundant. Filotipo near Enterobacteriacea Cedecea davisae strains was the only one to occur in the gut of larvae and adult chat and intestine. The metagenomic analysis of insects obtained in different fruit hosts extended to the diversity previously identified phyla Cyanobacteria, Deinococcus, Elusimicrobia, Planctomycetes and Verrucomicrobia. Again, Proteobacteria stood out as the most diverse. This study showed that the microbial community associated with the intestine of A. fraterculus is entirely influenced by host fruit used are rare phylotypes shared by insects in different fruits. The composition of the gut microbiota in adults is far less diverse than the larvae, irrespective of the fruit used. But several phylotypes, such as those near Acinetobacter bereziniae, Cedecea davisae strains, Comamonas koreensis, Enterobacter asburiae, Empedobacter brevis and Hydrogenophilus hirschii, besides the intracellular parasite Wolbachia pipientis, remained attached to the gut of larvae and adults of A. fraterculus, even after metamorphosis. The analysis of bacterial communities of A. fraterculus suggests that variations in their structures are related to the food substrate used by the insect.

Orientador: Patricia de Oliveira Prada / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Aplicadas / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:10:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AlessandraZaninZambomde_M.pdf: 4234168 bytes, checksum: b7f596f6fcaa8a1d60980a17c3aeb76d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Introdução: Inúmeros fatores contribuem para o aumento da obesidade em todo o mundo. Recentemente, a microbiota intestinal ganhou destaque devido ao seu poder de predispor ou inibir o ganho de peso. Alguns nutrientes são capazes de alterar a composição da microbiota intestinal, o que pode trazer efeitos benéficos ou maléficos, como a obesidade. O aminoácido L-glutamina, além de suas inúmeras funções orgânicas e imunológicas, é conhecido por desempenhar importante papel no trofismo intestinal. O objetivo do presente estudo foi investigar alterações na composição da microbiota intestinal de indivíduos com sobrepeso ou obesidade após suplementação oral com L-glutamina. Métodos: Voluntários com sobrepeso ou obesidade foram selecionados para ingerir 30g de L-glutamina (GLN) por via oral ao dia, por um período de quatorze dias. O grupo controle recebeu L-alanina (ALA) no mesmo tempo e proporção. Amostras de sangue e fezes foram coletadas para análises. Para classificação taxonômica das bactérias intestinais, foi realizado sequenciamento do gene 16S RNA ribossomal. Análises de bioinformática foram conduzidas com base no banco de dados RDP (Ribosomal Database Project). Para análise dos dados, estratégias estatísticas variadas foram utilizadas. Resultados: Após quatorze dias de suplementação, os participantes do grupo GLN exibiram diferenças significativas nos filos Actinobacteria e Firmicutes e nos gêneros Dialister, Dorea, Pseudobutyrivibrio e Veillonella, comparados com o grupo ALA. A razão F / B (Firmicutes / Bacteroidetes), um bom biomarcador para a obesidade, reduziu de 0,85 para 0,57 no grupo GLN e ao contrário, aumentou de 0,91 para 1,12 no grupo ALA. Conclusão: A suplementação oral do aminoácido L-glutamina, em humanos com sobrepeso e obesidade, por um período de quatorze dias, promove alterações na composição da microbiota intestinal similares às promovidas pela perda de peso / Abstract: Introduction: Several factors contribute to the increase of obesity worldwide. Recently, the gut microbiota gained prominence due to its power to predispose or inhibit weight gain. Some nutrients are able to change the composition of the gut microbiota, what can bring beneficial or harmful effects, such as obesity. The amino acid L-glutamine, in addition to its numerous organic and immune functions, is known to play an important role in intestinal tropism. The aim of this study was to investigate changes in the composition of the gut microbiota of overweight or obese adults after oral supplementation with L-glutamine. Methods: Overweight or obese subjects were selected to orally ingest 30g of L-glutamine (GLN) daily for a period of fourteen days. The control group received L-alanine (ALA) in the same period and proportion. Blood and feces were collected for analysis. The 16S rRNA gene sequence was performed for taxonomic classification of intestinal bacteria. Bioinformatics analysis was conducted based on RDP (Ribosomal Database Project). For data analysis, varied statistical strategies were used. Results: After fourteen days of supplementation, participants in the GLN group showed significant differences in the Firmicutes and Actinobacteria phyla and Dialister, Dorea, Pseudobutyrivibrio and Veillonella genera, compared with the ALA group. The F / B (Firmicutes / Bacteroidetes) ratio, a good biomarker for obesity, decreased from 0.85 to 0.57 in GLN group and, as opposed, increased from 0.91 to 1.12 in the ALA group. Conclusion: Oral supplementation with the amino acid L-glutamine in overweight and obese humans, for a period of fourteen days, alters the composition of the gut microbiota in a similar way to weight loss / Mestrado / Nutrição / Mestra em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo

Orientadores: Jaime Amaya-Farfan, Fernanda de Pace / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roquetto_AlineRissetti_M.pdf: 2148135 bytes, checksum: 6a59bf58e9dbc6285574497bb9558141 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública no mundo, sendo associada a diversas doenças metabólicas como inflamação, resistência insulínica, dislipidemia, esteatose hepática, entre outras. Recentemente, tem sido demonstrado que alterações nas proporções dos filos que compõem a microbiota intestinal repercutem negativamente sobre o metabolismo e processos fisiológicos do hospedeiro. A dieta moderna é apontada como um dos fatores capazes de modular as bactérias intestinais e desencadear respostas inflamatórias. Diante deste cenário e tendo conhecimento de que a própolis, resina produzida por abelhas que possui ação anti-inflamatória e antimicrobiana, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar o efeito da suplementação da própolis em camundongos tratados com dieta hiperlipídica sobre a microbiota intestinal e biomarcadores inflamatórios. Quarenta camundongos da linhagem C57BL/6 foram divididos em 4 grupos (n=10) aleatoriamente: grupo controle ¿ dieta baseada na AIN-93G; grupo hiperlipídico (HF) ¿ dieta com 37% de gordura; e grupos HFP2 e HFP5 tratados com dieta hiperlipídica, seguida de suplementação com própolis 0,2% nas duas e cinco semanas que antecederam ao sacrifício respectivamente. Foram coletadas amostras de sangue e músculo para determinações bioquímicas e indicadores de inflamação, o conteúdo cecal foi extraído para sequenciamento do DNA da microbiota intestinal. Os resultados não mostraram diferenças no ganho de peso entre os grupos experimentais, mas o tratamento com própolis por 5 semanas foi efetivo em reverter a disbiose causada pela dieta HF, com relação aos filos Firmicutes, e Proteobacteria. Os níveis de lipopolissacarídeos (LPS) no soro, bem como a expressão de toll-like receptor-4 (TLR4) e de citocinas pró-inflamatórias no músculo foram reduzidos pelo tratamento prolongado com própolis. Além disso, esta intervenção melhorou os níveis séricos de glicose e triacilgliceróis. Estes resultados sugerem a possibilidade de que a própolis exerça ação benéfica modificando o microbioma que limita a permeabilização da parede intestinal, regulando a translocação de componentes bacterianos para a corrente sanguínea e, consequentemente, conduzindo a uma menor expressão de citocinas inflamatórias / Abstract: Obesity is a major world-wide public health problem and is associated with metabolic disorders as generalized inflammation, insulin resistance, dyslipidemia, hepatic steatosis, among others. Recently, it has been demonstrated that changes in the proportions of phyla that make up the gut microbiota have a profound effect on the metabolism and physiology of the host. The modern diet has been identified as one of the factors that modulate the intestinal bacteria and trigger inflammatory responses. Considering this state of affairs and knowing that propolis, a resin present in bee honey, has anti-inflammatory and anti-microbial action, the present study was designed to evaluate the effect of propolis supplementation on the intestinal microbiome and inflammatory biomarkers of mice pre-conditioned with a high-fat diet. Forty mice of the C57BL/6 strain were randomly divided into four groups (n = 10): control group ¿ diet based on the AIN 93-G; high-fat group ¿ diet with 37% fat; and two other groups treated with high-fat, HFP2 and HFP5, that were supplemented with 0.2% propolis during two and five weeks preceding sacrifice, respectively. Blood and muscle samples were collected for biochemical analyses and inflammation markers, the cecal contents were extracted for DNA sequencing of the intestinal microbiota¿s genome. The results showed no differences in weight gain among the experimental groups, but treatment with propolis for 5 weeks effectively reverted the dysbiosis caused by the HF diet with respect to the Firmicutes and Proteobacteria phyla. The levels of serum lipopolysaccharide (LPS), and Toll-like receptor-4 (TLR4) expression, and proinflammatory cytokines in muscle were reduced by the longer propolis treatment. In addition, this intervention improved serum glucose and serum triacylglycerol levels. The present results suggest that ingested propolis exerts its beneficial action, first modifying the intestinal microbiota, which limits intestinal wall permeability and controls the translocation of bacterial components into the bloodstream and thus averting inflammatory cytokine overexpression / Mestrado / Nutrição Experimental e de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

A simbiose desenvolvida entre seres vivos e microrganismos desempenha um importante papel na relação saúde-doença do hospedeiro. Neste sentido, o corpo humano abriga uma grande e diversa comunidade de microrganismos, sendo as mucosas vaginal, intestinal e oral as principais superfícies mucosas do corpo feminino que abrigam as comunidades bacterianas de fundamental importância para a mulher. Estes microrganismos atuam no desenvolvimento e modulação do sistema imune, na manutenção e otimização de vias metabólicas e competem por sítios de colonização, prevenindo que microrganismos patogênicos estabeleçam colonização. A composição da microbiota feminina varia com a idade, pH, secreção hormonal, ciclo menstrual, uso de anticoncepcional e atividade sexual. O presente estudo buscou caracterizar a composição da microbiota do corpo feminino durante o período gestacional, comparando os achados entre gestantes e não gestantes saudáveis, através de técnicas de biologia molecular. Foram selecionadas 60 mulheres saudáveis para o estudo e coletadas amostras de secreção vaginal, fezes e swab oral de cada participante. O DNA das amostras foi extraído e submetido à sequenciamento do gene 16S rRNA e quantificado através da técnica de PCR em tempo real. Das participantes selecionadas, 42 eram gestantes e 18 eram mulheres não gestantes em idade reprodutiva. Observamos que a quantificação total de bactérias na vagina não apresentou diferenças entre gestantes e não gestantes. Houve aumento na abundância de Lactobacillus no sítio vaginal, bactérias produtoras de butirato na microbiota intestinal e Streptococcus na microbiota oral de mulheres grávidas quando comparadas com mulheres não gestantes. Além disso, observamos que a composição e a disposição dos gêneros encontrados sofrem uma modificação, tal como aumento de gêneros relacionados com a manutenção da homeostase no grupo de mulheres gestantes. O período gestacional influencia positivamente na composição da microbiota, garantindo assim a prevalência de gêneros bacterianos responsáveis pela manutenção das condições ideais para o desenvolvimento da gestação saudável. / The symbiosis developed between living organisms and microorganisms plays an important role in the health-disease relationship of the host. In this sense, the human body harbor a large and diverse community of microorganisms, the vaginal, intestinal and oral mucosa are the main mucosal surfaces of the female body that harbor bacterial communities of fundamental importance for women. These microorganisms act in the development and modulation of the immune system, in the maintenance and optimization of metabolic pathways and compete for colonization sites, preventing pathogenic microorganisms from establishing colonization. The composition of the female microbiota varies with age, pH, hormonal secretion, menstrual cycle, contraceptive use and sexual activity. The present study aimed to characterize the microbiota composition of the female body during the gestational period, comparing the findings between healthy and non - pregnant women through molecular biology techniques. Sixty healthy women were selected for the study and samples of vaginal secretion, stool and oral swab from each participant were collected. The DNA of the samples was extracted and submitted to the 16S rRNA gene sequencing and quantified by the real-time PCR technique. Were select, 42 were pregnant and 18 were non-pregnant women of reproductive age. We observed that the total quantification of bacteria in the vaginal samples did not present differences between pregnant and non-pregnant women. There was an increase in the abundance of Lactobacillus in the vaginal site, butyrate producing bacteria in the intestinal microbiota and Streptococcus in the oral microbiota of pregnant women when compared to nonpregnant women. In addition, we observed that the composition and arrangement of the genera found undergo a modification, such as an increase in genera related to the maintenance of homeostasis in the group of pregnant women. The pregnancy influences the composition of the microbiota, thus ensuring the prevalence of bacterial genera responsible for the maintenance of the ideal conditions for the development of healthy pregnancy.

The introduction of N2-fixing trees in mixed forest systems is a recent strategy that can reduce the use of external inputs and increase the Eucalyptus plantations sustainability. In these systems, there is a strong interconnection between the trees, which occurs through a complex network of interactions between microorganisms, above and belowground. These interactions result in innumerable biological functions and ecosystem services, which are essential for soil and plant health. Moreover, the result of the Eucalyptus-microbiome-Acacia interaction has been pointed out as essential in achieving higher Eucalyptus productivity indexes in mixed systems. Our aim was to explore the dynamics of microbiome related to nutrient cycling in pure and mixed Eucalyptus grandis and Acacia mangium plantations. Specifically, our efforts were focused on the microbiome benefits to the biological functions improvement in commercial Eucalyptus plantations driving by Acacia introduction in the system. We also give details regarding as the knowledge of the microbiome diversity, composition and functions can help us to understand their close relationship with carbon (C) and nitrogen (N) cycling in soil and litter layers. We believe that holistic approaches in which we can explore the biological interactions in systems using plants of high ecological value (Acacia) and high economic value (Eucalyptus) will be inevitable in the near future. If we learn how to manipulate important processes mediated by the microbiome involved in these interactions, we will take an important step to overcome the current resource constraints, combining increased productivity with the ecological intensification of forest plantations and the environmental sustainability. / A inserção de árvores fixadoras de nitrogênio (N2) em sistemas florestais mistos é uma estratégia recente que pode reduzir o uso de inputs externos e aumentar a sustentabilidade das plantações de Eucalipto. Nesses sistemas, existe uma forte interconexão entre as árvores, a qual ocorre por uma complexa rede de interações entre micro-organismos, acima e abaixo do solo. Essas interações resultam em inúmeros processos biológicos e serviços ecossistêmicos, os quais são essenciais para a saúde do solo e das plantas. Além do mais, o resultado da interação Eucalipto-microbioma-Acácia tem sido apontado como essencial no alcance de maiores índices de produtividade do Eucalipto em sistemas mistos. Nosso objetivo foi explorar a dinâmica do microbioma relacionado à ciclagem de nutrientes em plantações puras e mistas de Eucalyptus grandis e Acacia mangium. Especificamente, nossos esforços focaram nos benefícios do microbioma para a melhoria de funções biológicas, principalmente aquelas promovidas pela introdução da Acácia em plantações comerciais de Eucalipto. Por exemplo, abordamos detalhes como o conhecimento da diversidade, composição e funções desse microbioma pode nos ajudar a compreender sua íntima relação com a ciclagem de carbono (C) e nitrogênio (N) no solo e na serapilheira. Acreditamos que abordagens holísticas, com as quais possamos explorar as interações biológicas em sistemas com plantas de alto valor ecológico (Acácia) e alto valor econômico (Eucalipto) serão inevitáveis no futuro. Se aprendermos a manipular alguns processos mediados pelo microbioma envolvido nessas interações, daremos um passo importante para superar as atuais limitações de recursos, aliando o aumento da produtividade com a intensificação ecológica das plantações florestais e a sustentabilidade do meio ambiente.

The human microbiome - defined as the microbial communities that live in and on our bodies - is emerging as a key factor in human diseases. The expanding research field that investigates the role of the microbiome on human cancer development, termed oncobiome, has led to important discoveries such as the role of Fusobacterium nucleatum in colorectal cancer carcinogenesis and tumor progression. Motivated by these discoveries, this thesis studied the oncobiome from different perspectives, investigating whether alterations to microbial profiles were associated with disease status or an adverse response to treatment. We used both biopsy tissue samples and 16S rRNA amplicon sequencing (N = 36), as well as privately and publicly available fecal whole metagenomes (N = 764) to investigate microbiome-colorectal cancer (CRC) associations. We observed significant increases in species richness in CRC, regardless of sample type or methodology, which was partially due to expansions of species typically from the oral cavity, as well as an overabundance of specific taxa such as Bacteroides fragilis, Fusobacterium, Desulfovibrio and Bilophila in CRC. Functional potential analysis of CRC metagenomes revealed that the choline trimethylamine-lyase (cutC) gene was over-abundant in CRC, with the strength of association dependent on four identified sequence variants, pointing at a novel potential mechanism of CRC carcinogenesis. Predictive microbiome signatures trained on the combination of multiple datasets showed very high and consistent performances on distinct cohorts (average AUC 0.83, minimum 0.81). To investigate the microbiomes role in response to treatment, we profiled microbial communities of gastric wash samples in gastric cancer patients (N = 36) before and after neoadjuvant chemotherapy through 16S rRNA amplicon sequencing. Gastric wash microbial communities presented remarkably high inter-individual variation, with significant decreases in richness and phylogenetic diversity after treatment and associations with pH, pathological response and sample collection. The most abundant genera found in patients before or after chemotherapy treatment included Streptococcus, Prevotella, Rothia and Veillonella. Despite limitations inherent to differing experimental choices, this thesis provides microbiome signatures that can be the basis for clinical prognostic tests and hypothesis-driven mechanistic studies, as well as supporting the role of the human oral microbiome in whole-body diseases. / O microbioma humano - definido como as comunidades microbianas que vivem sobre e dentro do corpo humano - está se tornando um fator cada vez mais importante em doenças humanas. O campo de estudo que investiga o papel do microbioma no desenvolvimento do câncer humano, denominado oncobioma, está crescendo e já levou a importantes descobertas como o papel da espécie Fusobacterium nucleatum na carcinogênese e progressão tumoral de tumores colorretais. Motivado por estas descobertas, esta tese de doutorado analisou o oncobioma por diferentes perspectivas, investigando se alterações nos perfis microbianos estavam associados à presença da doença ou a uma resposta adversa ao tratamento. Usamos tanto amostras de tecidos de biópsias e o sequenciamento do gene 16S rRNA (N = 36), quanto metagenomas fecais públicos e privados (N = 764), para investigar associações entre o microbioma e o câncer colorretal (CCR). Observamos um aumento significativo da riqueza microbiana no CCR, independentemente do tipo da amostra ou metodologia, que era em parte, devido ao aumento de espécies tipicamente presentes na cavidade oral. Observamos também um aumento da abundância de táxons específicos no CCR, que incluíam Bacteroides fragilis, Fusobacterium, Desulfovibrio e Bilophila. Analisando o potencial funcional dos metagenomas, encontramos um aumento significativo da enzima liase colina trimetilamina (cutC) no CCR, cuja associação era dependente de 4 variantes de sequência, demonstrando ser um possível novo mecanismo de carcinogênese no CCR. Assinaturas preditivas do microbioma treinadas na combinação dos estudos demonstraram ser altamente preditivas e consistentes nos diferentes estudos (média de AUC 0.83, mínimo de 0.81). Para investigar o possível papel do microbioma na resposta ao tratamento, analisamos os perfis microbianos do suco gástrico de pacientes com câncer gástrico (N = 36) antes e depois do tratamento quimioterápico neoadjuvante. As comunidades microbianas apresentaram uma variabilidade inter-individual notavelmente grande, com diminuições significativas na riqueza e diversidade filogenética pós tratamento, além de estarem associadas principalmente ao pH, mas também à resposta patológica e ao tempo da coleta. Os gêneros mais abundantes encontrados nos pacientes antes ou depois da quimioterapia incluíam Streptococcus, Prevotella, Rothia e Veillonella. Apesar das limitações inerentes às escolhas experimentais, esta tese proporciona assinaturas do microbioma que podem servir de base para testes clínicos prognósticos e estudos mecanísticos, além de dar mais suporte ao papel do microbioma oral em doenças humanas.

The human microbiome - defined as the microbial communities that live in and on our bodies - is emerging as a key factor in human diseases. The expanding research field that investigates the role of the microbiome on human cancer development, termed oncobiome, has led to important discoveries such as the role of Fusobacterium nucleatum in colorectal cancer carcinogenesis and tumor progression. Motivated by these discoveries, this thesis studied the oncobiome from different perspectives, investigating whether alterations to microbial profiles were associated with disease status or an adverse response to treatment. We used both biopsy tissue samples and 16S rRNA amplicon sequencing (N = 36), as well as privately and publicly available fecal whole metagenomes (N = 764) to investigate microbiome-colorectal cancer (CRC) associations. We observed significant increases in species richness in CRC, regardless of sample type or methodology, which was partially due to expansions of species typically from the oral cavity, as well as an overabundance of specific taxa such as Bacteroides fragilis, Fusobacterium, Desulfovibrio and Bilophila in CRC. Functional potential analysis of CRC metagenomes revealed that the choline trimethylamine-lyase (cutC) gene was over-abundant in CRC, with the strength of association dependent on four identified sequence variants, pointing at a novel potential mechanism of CRC carcinogenesis. Predictive microbiome signatures trained on the combination of multiple datasets showed very high and consistent performances on distinct cohorts (average AUC 0.83, minimum 0.81). To investigate the microbiomes role in response to treatment, we profiled microbial communities of gastric wash samples in gastric cancer patients (N = 36) before and after neoadjuvant chemotherapy through 16S rRNA amplicon sequencing. Gastric wash microbial communities presented remarkably high inter-individual variation, with significant decreases in richness and phylogenetic diversity after treatment and associations with pH, pathological response and sample collection. The most abundant genera found in patients before or after chemotherapy treatment included Streptococcus, Prevotella, Rothia and Veillonella. Despite limitations inherent to differing experimental choices, this thesis provides microbiome signatures that can be the basis for clinical prognostic tests and hypothesis-driven mechanistic studies, as well as supporting the role of the human oral microbiome in whole-body diseases. / O microbioma humano - definido como as comunidades microbianas que vivem sobre e dentro do corpo humano - está se tornando um fator cada vez mais importante em doenças humanas. O campo de estudo que investiga o papel do microbioma no desenvolvimento do câncer humano, denominado oncobioma, está crescendo e já levou a importantes descobertas como o papel da espécie Fusobacterium nucleatum na carcinogênese e progressão tumoral de tumores colorretais. Motivado por estas descobertas, esta tese de doutorado analisou o oncobioma por diferentes perspectivas, investigando se alterações nos perfis microbianos estavam associados à presença da doença ou a uma resposta adversa ao tratamento. Usamos tanto amostras de tecidos de biópsias e o sequenciamento do gene 16S rRNA (N = 36), quanto metagenomas fecais públicos e privados (N = 764), para investigar associações entre o microbioma e o câncer colorretal (CCR). Observamos um aumento significativo da riqueza microbiana no CCR, independentemente do tipo da amostra ou metodologia, que era em parte, devido ao aumento de espécies tipicamente presentes na cavidade oral. Observamos também um aumento da abundância de táxons específicos no CCR, que incluíam Bacteroides fragilis, Fusobacterium, Desulfovibrio e Bilophila. Analisando o potencial funcional dos metagenomas, encontramos um aumento significativo da enzima liase colina trimetilamina (cutC) no CCR, cuja associação era dependente de 4 variantes de sequência, demonstrando ser um possível novo mecanismo de carcinogênese no CCR. Assinaturas preditivas do microbioma treinadas na combinação dos estudos demonstraram ser altamente preditivas e consistentes nos diferentes estudos (média de AUC 0.83, mínimo de 0.81). Para investigar o possível papel do microbioma na resposta ao tratamento, analisamos os perfis microbianos do suco gástrico de pacientes com câncer gástrico (N = 36) antes e depois do tratamento quimioterápico neoadjuvante. As comunidades microbianas apresentaram uma variabilidade inter-individual notavelmente grande, com diminuições significativas na riqueza e diversidade filogenética pós tratamento, além de estarem associadas principalmente ao pH, mas também à resposta patológica e ao tempo da coleta. Os gêneros mais abundantes encontrados nos pacientes antes ou depois da quimioterapia incluíam Streptococcus, Prevotella, Rothia e Veillonella. Apesar das limitações inerentes às escolhas experimentais, esta tese proporciona assinaturas do microbioma que podem servir de base para testes clínicos prognósticos e estudos mecanísticos, além de dar mais suporte ao papel do microbioma oral em doenças humanas.