A doença de Chagas, uma infecção parasitária amplamente distribuída na América Latina, é um problema grave de saúde pública com consequências devastadoras em termos de morbidade e mortalidade humana. O arsenal terapêutico contra a doença é bastante limitado e insuficiente em todos os aspectos clínicos. Visando o desenvolvimento de novos agentes antichagásicos, várias proteínas do parasita têm sido exploradas como alvos terapêuticos. Neste contexto, a enzima cruzaína, uma cisteíno protease envolvida nos estágios de desenvolvimento e diferenciação do Trypanosoma cruzi, foi selecionada para os nossos estudos, visando a identificação de inibidores através do uso do método de planejamento de fármacos baseado na estrutura do receptor (SBDD, do inglês, structure-based drug design). Esta metodologia engloba uma diversidade de estratégias, empregando estruturas cristalográficas de proteínas alvo, disponíveis usualmente no Protein Data Bank (PDB). Entre as técnicas modernas utilizadas no SBDD, destaca-se a triagem virtual baseada na estrutura do receptor (SBVS, do inglês, structure-based virtual screening), que possibilita a seleção de novos candidatos a ligantes de proteínas alvo, a partir de grandes bases de dados de compostos. No presente trabalho de dissertação, a seleção de 19 estruturas da enzima cruzaína, em complexo com ligantes, permitiu a aplicação de métodos de SBDD. Um conjunto com cerca de 3,4 milhões de compostos, com característica líder-similar (do inglês, lead-like), e outro conjunto com aproximadamente 450.000 compostos, com característica fragmento-similar (do inglês, fragment-like), foram coletados da base de dados ZINC. O programa DOCK 3.5.54 foi empregado na triagem virtual das bases de dados utilizando-se a estrutura cristalográfica PDB ID: 3KKU. Um subconjunto com 35.000 moléculas foi selecionado para estudos posteriores com os programas GOLD e Surflex. As 500 melhores moléculas selecionadas por cada um dos programas foram analisadas visualmente considerando-se diversas características estruturais dos subsítios da enzima cruzaína e dos ligantes (e.g., complementaridade molecular, flexibilidade, lipofilia do subsítio S2, presença de doadores e aceptores de hidrogênio entre os subsítios S2 e S1). Desta forma, um conjunto final de 18 compostos foi priorizado para os ensaios bioquímicos frente a enzima cruzaína. Destes 18 compostos, 6 apresentaram atividade inibitória frente a cruzaína, com destaque para os 2 mais promissores, com valores de IC50 (concentração de inibidor necessária para reduzir em 50% a atividade enzimática) de 20 µM e 580 nM. O inibidor mais potente da série foi selecionado da base fragmento-similar e apresentou um valor de eficiência do ligante (EL) de 0,53 kcal/mol/átomo, considerado significativo para otimização em química medicinal. A integração de técnicas computacionais e experimentais permitiu a descoberta de ligantes com inovação estrutural, abrindo novas perspectivas para o planejamento de inibidores mais potentes e seletivos da enzima cruzaína de T. cruzi. / Chagas disease, a parasitic infection widely distributed in Latin America, is a serious public health problem with devastating consequences in terms of human morbidity and mortality. The therapeutic arsenal against the disease is very limited and insufficient in all clinical aspects. This has led to a new paradigm for the discovery of new agents that act on specific enzymes or metabolic pathways. The enzyme cruzain, a cysteine protease essential for the survival of the parasite Trypanosoma cruzi, has been selected in this work as an attractive target for the development of new inhibitors through the use of structure-based drug design (SBDD). This approach brings together a diversity of strategies, which employs crystal structures of target proteins, usually available in the Protein Data Bank (PDB). Structure-based virtual screening (SBVS), one of the most important techniques used in SBDD, allows the selection of new ligands of target proteins from large libraries of compounds. In this work, 19 crystal structures of the cruzain enzyme, in complex with ligands, allowed the application of SBDD methods. A data set of about 3.4 million compounds, with lead-like characteristics, and a second data set, with approximately 450,000 compounds, with fragment-like characteristics, were collected from the ZINC data base. The docking program DOCK 3.5.54 was employed in the virtual screening of the data sets using the crystal structure PDB ID: 3KKU. A subset of 35,000 compounds was selected for further studies with the programs GOLD and Surflex. The 500 top ranked molecules for each of the programs were visually inspected considering a number of structural characteristics of the subsites of the cruzain enzyme, as well as of the ligands (e.g., molecular complementarity, flexibility, the hydrophobic S2 subsite, and the presence of hydrogen donors and acceptors between the subsites S2 and S1). Thus, a final subset of 18 compounds was prioritized for the biochemical assays against the cruzain enzyme. Six out of 18 compounds exhibited enzyme inhibition, with the most two promising inhibitors having IC50 values (IC50 refers to the concentration of compound required for 50% inhibition of cruzain) of 20 µM e 580 nM. The most potent inhibitor of the series was selected from the fragment-like data set and showed a ligand efficiency of 0,53 kcal/mol/atom, which is considered significant in drug design. The integration of computational and experimental approaches allowed the discovery of compounds with innovative structures, providing new perspectives for the design of inhibitors of T.cruzi cruzain having increased potency and selectivity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis was composed of three scientific papers. The first paper was the more comprehensive one. All necropsy and biopsy cases of mycoses and oomycosis diagnosed in domestic animals between 1990 and 2012 were analyzed. In the studied period, 29,686 exams (9,487 necropsy reports and 20,199 biopsy reports) performed at the Laboratório de Patologia Veterinária (LPV) of the Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) were studied. Two hundred and thirty cases of mycosis or pythiosis (oomycosis) were found, being 179 cases (78%) of mycoses and 51 cases (22%) of pythiosis. The main diseases observed, in descending order of prevalence, were: pythiosis, candidiasis, aspergillosis, zygomycosis, dermatophytosis, mallasseziosis, cryptococcosis, megabacteriosis, and sporothrichosis. Pythiosis affected mainly horses and the mycosis affected mainly dogs and cats. The second article focused on the histomorphological and histochemical characteristics determinant for the histopathological diagnosis of this condition in dogs and cats. By the hematoxylin-eosin (HE) stain, the yeasts were round, with a central cell containing a nucleus, surrounded by a clear halo (usually non-stained capsule). The techniques of periodic Schiff acid (PAS), Grocott, and Fontana-Masson (FM) were utilized and demonstrated the wall of the yeast cells. The FM stain showed the melanin present in these cells. The Alcian blue and Mayer s mucicarmin stains showed mainly the yeast polysaccharide capsule. The diameter of the cells ranged from 1.67 to 10.00μm and the full diameter of the encapsulated yeasts varied between 4.17 e 34.16μm. Yeast buddings were better observed through the PAS stain and were narrow based, simple or multiple, mainly in the opposite poles of the cells, or forming chains. The third article emphasized an immunohistochemical (IHC) study of cases of aspergillosis and zygomycosis aiming to optimize the use of the IHC technique in the detection of Aspergillus spp. and zygomycetes in animal tissues. Two fungal-specific monoclonal antibodies were utilized in tissue fragments (formalin-fixed paraffin-embedded) previously diagnosed as aspergillosis or zygomycosis. Tissues were submitted to three different detection systems (two biotinilated and one nonbiotinilated). Both antibodies showed high specificity and sensitivity in the examined tissues. No cross-reactions were observed between the antibodies utilized and the agents evaluated (including cases of aspergillosis, zygomycosis, candidiasis, and pythiosis). However, nonspecific reactions were observed in hyphae of some cases, but were eliminated by mean of one of the detection systems used. The IHC technique showed to be a useful tool detecting and confirming aspergillosis and zygomycosis in this retrospective study. / Esta tese foi constituída de três partes que resultaram em três artigos científicos. O primeiro artigo foi o mais abrangente, onde todos os casos de micoses e pitiose diagnosticados em animais domésticos, provenientes de necropsias e biópsias entre 1990 e 2012, foram analisados. No período estudado foram revisados 9.487 protocolos de necropsias e 20.199 exames histopatológicos, totalizando 29.686 casos examinados no Laboratório de Patologia Veterinária da Universidade Federal de Santa Maria (LPV-UFSM). Do total de protocolos analisados, em 230 foram diagnosticadas micoses ou pitiose (oomicose), sendo 179 casos (78%) de micoses e 51 casos (22%) de pitiose. As principais doenças diagnosticadas, em ordem decrescente de prevalência, foram: pitiose, candidíase, aspergilose, zigomicose, dermatofitose, malasseziose, criptococose, megabacteriose e esporotricose. Os equinos foram os mais acometidos pela pitiose e os animais de companhia (cães e gatos) foram os mais acometidos pelas micoses. O segundo artigo enfocou as características histomorfológicas e histoquímicas determinantes no diagnóstico histopatológico da criptococose em cães e gatos. Pela técnica de hematoxilina-eosina (HE) as leveduras eram arredondadas, com célula central contendo um núcleo, circundada por um halo claro (cápsula geralmente não corada). As técnicas histoquímicas do ácido periódico de Schiff (PAS), Grocott e Fontana-Masson (FM) foram utilizadas e evidenciaram a parede das células das leveduras. Pelo FM observou-se a melanina presente nessas células. As técnicas do azul Alciano e da mucicarmina de Mayer evidenciaram principalmente a cápsula polissacarídica das leveduras. O diâmetro das células das leveduras variou de 1,67 a 10,00 μm e o diâmetro total das leveduras encapsuladas variou entre 4,17 e 34,16 μm. Os brotamentos foram melhor visualizados através do PAS e ocorreram em base estreita, de forma única ou múltipla, principalmente em polos opostos das células das leveduras ou formando uma cadeia. O terceiro artigo enfocou um estudo imuno-histoquímico (IHQ) em casos de aspergilose e zigomicose, visando a otimização do uso da técnica de IHQ na detecção de Aspergillus spp. e zigomicetos em tecidos de animais. Utilizaram-se dois anticorpos monoclonais fungo-específicos em fragmentos de tecidos (fixados em formol e embebidos em parafina) com diagnóstico histomorfológico prévio de aspergilose e zigomicose, os quais foram submetidos a três sistemas de detecção diferentes (dois biotinilados e um não biotinilado). Os dois anticorpos apresentaram alta especificidade e sensibilidade nos tecidos examinados. Não ocorreram reações cruzadas entre os anticorpos utilizados e os agentes etiológicos avaliados (incluindo casos de aspergilose, zigomicose, candidíase e pitiose). No entanto, reações inespecíficas foram observadas nas hifas em alguns casos, porém foram eliminadas através de um dos sistemas de detecção utilizados. A técnica de IHQ mostrou-se uma ferramenta muito útil na detecção e confirmação dos casos de aspergilose e zigomicose neste estudo retrospectivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pythiosis is a granulomatous disease of human and animals that occurs primarily in tropical and subtropical areas of the world. It is caused by an aquatic, fungus-like organism called Pythium insidiosum. The treatment for pythiosis is uncertain, with an unfavorable prognosis for human and animals. Therefore, new possibilities for treatments must be examined. We have evaluated the in vitro activities of terbinafine (0.25 to 32 mg/L) alone and in combination with caspofungin (0.5 to 128 mg/L), miconazole (0.25 to 32 mg/L), fluconazole(0.125 to 64 mg/L), ketoconazole (0.125 to 64 mg/L), amphotericin B (0.25 to 16 mg/L), fluvastatin (0.125 to 64 mg/L), rifampicin (0.25 to 64 mg/L), metronidazole (0.25 to 128 mg/L) and ibuprofen (8 to 2,048) against 17 clinical isolates of P. insidiosum. Antifungal activities were assayed by broth microdilution, based on protocol M38-A for filamentous fungi, adapted to P. insidiosum, as well as the checkerboard method. Synergisms were observed in combinations of terbinafine plus caspofungin (41.18%), fluconazole (41.18%), amphotericin B (41.18%), ketoconazole (29.41%) and miconazole (11.76%). The combinations of terbinafine plus rifampicin and terbinafine plus metronidazole were indifferent for 94.12% of strains. Terbinafine plus ibuprofen was indifferent for 82.35% of strains. Antagonisms were observed in combinations of terbinafine with fluvastatin (35.30%) or rifampicin (5.88%). The combinations of terbinafine plus caspofungin, terbinafine plus fluconazole and terbinafine plus amphotericin B may have significant therapeutic potential for treatment of pythiosis. / Pitiose é uma doença granulomatosa de humanos e animais que ocorre principamente em áreas tropicais e subtropicais de todo o mundo. Ela é causada por um microrganismo aquático semelhante aos fungos chamado Pythium insidiosum. O tratamento para pitiose é incerto, com um prognóstico desfavorável tanto para humanos como para os animais. Com isso, novas possibilidades para tratamentos devem ser examinados. Desta forma, avaliou-se a atividade in vitro da terbinafina (0,25 a 32 mg/L) sozinha e em combinação com caspofungina (0,5 a 128 mg/L), miconazol (0,25 a 32 mg/L), fluconazol (0,125 a 64 mg/L), cetoconazol (0,125 a 64 mg/L), anfotericina B (0,25 a 16 mg/L), fluvastatina (0,125 a 64 mg/L), rifampicina (0,25 a 64 mg/L), metronidazol (0,25 a 128 mg/L) e ibuprofeno (8 a 2.048) frente a 17 isolados clínicos de P. insidiosum. As atividades antifúngicas foram avaliadas por microdiluição em caldo, baseado no protocolo M38-A para fungos filamentosos, adaptado para P. insidiosum, e pela técnica de checkerboard. Sinergismos foram observados nas combinações de terbinafina mais caspofungina (41,18%), fluconazol (41,18%), anfotericina B (41,18%), cetoconazol (29,41%) e miconazol (11,76%). As combinações de terbinafina mais rifampicina e terbinafina mais metronidazol foram indiferentes para 94,12% das cepas. Terbinafina mais ibuprofeno foi indiferente para 82,35% dos isolados. Antagonismos foram observados nas combinações de terbinafina mais fluvastatina (35,30%) ou rifampicina (5,88%). As combinações de terbinafina mais caspofungina, terbinafina mais fluconazol e terbinafina mais anfotericina B podem ter significante potencial terapêutico para o tratamento da pitiose.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pythiosis is a chronic disease that affects humans, other mammals and birds. It is caused by the aquatic oomycete Pythium insidiosum. Pythiosis progresses rapidly and can become life threatening if not treated in the early stages. The absence of ergosterol in the cell wall of this oomycete prevents the treatment of pythiosis with antifungal therapy because most antifungal drugs act by inhibiting the synthesis of ergosterol. Members of the genus Pythium are known to be susceptible to some antimicrobial of the tetracycline, macrolide, aminoglycoside and chloramphenicol classes. This study aimed to evaluate the in vitro susceptibility of isolates of P. insidiosum to the aminoglycosides gentamicin, neomycin, paromomycin and streptomycin and to the minocycline derivative tigecycline. The susceptibility tests were carried out with 24 P. insidiosum isolates using the broth microdilution method in accordance with Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) document M38-A2. The minimum inhibitory concentration (MIC) values for gentamicin, neomycin, paromomycin and streptomycin ranged from 32 to 64 mg/L, and the minimal fungicidal concentration (MFC) values ranged from 32 to 128 mg/L. Tigecycline had a good inhibitory activity, with values of mic MIC (0.25-2 mg/L) and MFC (1-8 mg/L) values. The observed in vitro susceptibility to tigecycline makes this drug a good option for future in vivo assays investigating options of treatment of pythiosis. / Pitiose é uma doença crônica que afeta humanos, outros mamíferos e pássaros. O seu agente etiológico é um oomiceto aquático denominado Pythium insidiosum. A Pitiose evolui rapidamente e pode se tornar fatal se não tratada nos primeiros estágios. A ausência de ergosterol na parede da célula deste oomiceto impede o tratamento de pitiose com terapia antifúngica, pois a maioria das drogas antifúngicas atua sobre a síntese de ergosterol. Os membros do gênero Pythium são conhecidos por serem susceptíveis a alguns antimicrobianos do grupo das tetraciclinas, macrolídeos, aminoglicosídeos e cloranfenicol. Este estudo teve como objetivo avaliar a susceptibilidade in vitro de isolados de P. insidiosum frente aos aminoglicosídeos gentamicina, neomicina, paromomicina e estreptomicina e ao derivado da minociclina denominado de tigeciclina. Os testes de susceptibilidade foram realizados com 24 isolados de P. insidiosum, utilizando o método de microdiluição em caldo, de acordo com o documento M38- A2 do Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Os valores de Concentração Inibitória Mínima (CIM) de gentamicina, neomicina, paromomicina e estreptomicina variaram de 32 a 64 mg/L, e os valores de concentração fungicida mínima (CFM) variaram de 32 a 128 mg/l. Tigeciclina apresentou boa atividade inibitória, com valores de CIM (0,25-2 mg/L) e CFM (1-8 mg/L). A susceptibilidade à tigeciclina observada in vitro faz deste fármaco uma boa opção em futuros ensaios e in vivo, investigando o tratamento da pitiose.

A doença de Chagas, uma infecção parasitária amplamente distribuída na América Latina, é um problema grave de saúde pública com consequências devastadoras em termos de morbidade e mortalidade humana. O arsenal terapêutico contra a doença é bastante limitado e insuficiente em todos os aspectos clínicos. Visando o desenvolvimento de novos agentes antichagásicos, várias proteínas do parasita têm sido exploradas como alvos terapêuticos. Neste contexto, a enzima cruzaína, uma cisteíno protease envolvida nos estágios de desenvolvimento e diferenciação do Trypanosoma cruzi, foi selecionada para os nossos estudos, visando a identificação de inibidores através do uso do método de planejamento de fármacos baseado na estrutura do receptor (SBDD, do inglês, structure-based drug design). Esta metodologia engloba uma diversidade de estratégias, empregando estruturas cristalográficas de proteínas alvo, disponíveis usualmente no Protein Data Bank (PDB). Entre as técnicas modernas utilizadas no SBDD, destaca-se a triagem virtual baseada na estrutura do receptor (SBVS, do inglês, structure-based virtual screening), que possibilita a seleção de novos candidatos a ligantes de proteínas alvo, a partir de grandes bases de dados de compostos. No presente trabalho de dissertação, a seleção de 19 estruturas da enzima cruzaína, em complexo com ligantes, permitiu a aplicação de métodos de SBDD. Um conjunto com cerca de 3,4 milhões de compostos, com característica líder-similar (do inglês, lead-like), e outro conjunto com aproximadamente 450.000 compostos, com característica fragmento-similar (do inglês, fragment-like), foram coletados da base de dados ZINC. O programa DOCK 3.5.54 foi empregado na triagem virtual das bases de dados utilizando-se a estrutura cristalográfica PDB ID: 3KKU. Um subconjunto com 35.000 moléculas foi selecionado para estudos posteriores com os programas GOLD e Surflex. As 500 melhores moléculas selecionadas por cada um dos programas foram analisadas visualmente considerando-se diversas características estruturais dos subsítios da enzima cruzaína e dos ligantes (e.g., complementaridade molecular, flexibilidade, lipofilia do subsítio S2, presença de doadores e aceptores de hidrogênio entre os subsítios S2 e S1). Desta forma, um conjunto final de 18 compostos foi priorizado para os ensaios bioquímicos frente a enzima cruzaína. Destes 18 compostos, 6 apresentaram atividade inibitória frente a cruzaína, com destaque para os 2 mais promissores, com valores de IC50 (concentração de inibidor necessária para reduzir em 50% a atividade enzimática) de 20 µM e 580 nM. O inibidor mais potente da série foi selecionado da base fragmento-similar e apresentou um valor de eficiência do ligante (EL) de 0,53 kcal/mol/átomo, considerado significativo para otimização em química medicinal. A integração de técnicas computacionais e experimentais permitiu a descoberta de ligantes com inovação estrutural, abrindo novas perspectivas para o planejamento de inibidores mais potentes e seletivos da enzima cruzaína de T. cruzi. / Chagas disease, a parasitic infection widely distributed in Latin America, is a serious public health problem with devastating consequences in terms of human morbidity and mortality. The therapeutic arsenal against the disease is very limited and insufficient in all clinical aspects. This has led to a new paradigm for the discovery of new agents that act on specific enzymes or metabolic pathways. The enzyme cruzain, a cysteine protease essential for the survival of the parasite Trypanosoma cruzi, has been selected in this work as an attractive target for the development of new inhibitors through the use of structure-based drug design (SBDD). This approach brings together a diversity of strategies, which employs crystal structures of target proteins, usually available in the Protein Data Bank (PDB). Structure-based virtual screening (SBVS), one of the most important techniques used in SBDD, allows the selection of new ligands of target proteins from large libraries of compounds. In this work, 19 crystal structures of the cruzain enzyme, in complex with ligands, allowed the application of SBDD methods. A data set of about 3.4 million compounds, with lead-like characteristics, and a second data set, with approximately 450,000 compounds, with fragment-like characteristics, were collected from the ZINC data base. The docking program DOCK 3.5.54 was employed in the virtual screening of the data sets using the crystal structure PDB ID: 3KKU. A subset of 35,000 compounds was selected for further studies with the programs GOLD and Surflex. The 500 top ranked molecules for each of the programs were visually inspected considering a number of structural characteristics of the subsites of the cruzain enzyme, as well as of the ligands (e.g., molecular complementarity, flexibility, the hydrophobic S2 subsite, and the presence of hydrogen donors and acceptors between the subsites S2 and S1). Thus, a final subset of 18 compounds was prioritized for the biochemical assays against the cruzain enzyme. Six out of 18 compounds exhibited enzyme inhibition, with the most two promising inhibitors having IC50 values (IC50 refers to the concentration of compound required for 50% inhibition of cruzain) of 20 µM e 580 nM. The most potent inhibitor of the series was selected from the fragment-like data set and showed a ligand efficiency of 0,53 kcal/mol/atom, which is considered significant in drug design. The integration of computational and experimental approaches allowed the discovery of compounds with innovative structures, providing new perspectives for the design of inhibitors of T.cruzi cruzain having increased potency and selectivity.

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O inóculo foi confeccionado a partir de cultura micelial de P. insidiosum e testado frente a antifúngicos azólicos. Os resultados foram comparados aos testes de suscetibilidade empregando o inóculo padrão de zoósporos frente aos mesmos antifúngicos. O inóculo proposto mostrou padrões de suscetibilidade comparáveis ao inoculo padrão, indicando, portanto, que pode ser um método adequado para avaliar-se a suscetibilidade deste oomiceto, particularmente quando não é possível obter-se o inóculo padrão. Os óleos foram analisados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa. Os componentes majoritários dos óleos essenciais foram os seguintes: O. vulgare: carvacrol (93,10%) e beta; O. majorana: 1,4-terpineol (34,34%); M. piperita: mentona (57,53%); R. officinalis: 1,8-cineol (64,53%). A atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição em caldo frente a 22 isolados de P. insidiosum. Os óleos foram submetidos a uma série de diluições, obtendo-se concentrações de 14 a 0,025mg/mL. As concentrações inibitórias mínimas para O. majorana, M. piperita e R. officinallis variaram de 0,11 a 3,5mg/mL e para O. vulgare de 0,05 a 1,75mg/mL. Os resultados evidenciaram que os óleos essenciais avaliados apresentaram ação antimicrobiana sobre P. insidiosum, ressaltando-se a melhor atividade do óleo essencial de O. vulgare. A partir destes dados delineou-se o experimento in vivo, no qual foram utilizados 18 coelhos com pitiose experimental, divididos em seis grupos de três animais sendo: grupo 1 controle; grupo 2 tratados com óleo essencial de M. piperita; grupo 3 tratados com óleo essencial de O. vulgare; grupo 4 tratados com imunoterápico Pitium Vac®; grupo 5 tratados com associação dos óleos de M. piperita e O. vulgare e grupo 6 tratados com associação dos óleos plus imunoterápico. Os óleos foram formulados em creme tópico e as lesões foram tratadas diariamente por 45 dias; os animais dos grupos 4 e 6 receberam uma dose do imunoterápico a cada 14 dias. Os resultados revelaram que a evolução das lesões dos grupos 5 e 6, não diferiram entre si, porém diferiram dos demais grupos. Evidenciou-se que as lesões do grupo 5 aumentaram 3.16 vezes a cada dia, enquanto àquelas do grupo 6, aumentaram 1.83 vezes, indicando o menor crescimento das lesões quando o tratamento empregou a combinação das terapias. Este estudo é pioneiro no tratamento da pitiose experimental empregando óleos essenciais de plantas e combinação de terapias com óleos em pitiose. Demonstrou que o emprego de óleos essenciais pode se constituir numa alternativa viável de tratamento da pitiose cutânea, particularmente quando utilizados em combinação ou em associação com imunoterapia. / Pythium insidiosum is an aquatic oomycete and etiological agent of Pythiosis, an infectious, non-contagious, difficult-to-treat disease. It affects mammals that inhabit marshy and flooded areas. This study aimed to: a) evaluate and standardize an inoculum from P. insidiosum mycelial culture; b) evaluate P. insidiosum in vitro susceptibility to Origanum vulgare, Origanum majorana, Mentha piperita and Rosmarinus officinalis essential oils; c) investigate the antimicrobial activity of O. vulgare and M. piperita essential oils separately, associated and in combination with immunotherapy in the treatment of experimental Pythiosis. The inoculum was prepared from P. insidiosum mycelial culture and tested against azole antifungals. The results were compared to susceptibility tests by using zoospore standard inoculum against the same antifungals. The proposed inoculum showed susceptibility patterns comparable to standard inoculum, thus indicating that it can be a suitable method to evaluate oomycete susceptibility, particularly when it is not possible to obtain standard inoculum. The oils were analyzed by gas chromatography mass spectrometry. Essential oils main components were as follows: O. vulgare: carvacrol (93.10%); O. majorana: 4-terpineol (34.34%); M. piperita: menthone (57.53%); A. officinalis: 1.8-cineole (64.53%). Antimicrobial activity was determined by the broth microdilution method against 22 P. insidiosum isolates. The oils were subjected to serial dilutions, and 14-0.025mg/mL concentrations were obtained. O. marjorana, M. piperita and R. officinalis minimum inhibitory concentrations ranged from 0.11 to 3.5 mg/mL, and those for O. vulgare, from 0.05 to 1.75 mg/mL. The results showed that the tested essential oils had antimicrobial effect on P. insidiosum, with O. vulgare essential oil being the most active. The in vivo experiment was outlined from these results. Eighteen rabbits with experimental Pythiosis, divided into six groups of three animals, were used: group 1 control; group 2 was treated with Mentha piperita essential oil; group 3 was treated with Origanum vulgare essential oil; group 4 was treated with commercial immunotherapic; group 5 was treated with a combination of Mentha piperita and Origanum vulgare oils, and group 6 was treated with a combination of immunotherapy plus oils. The oils were formulated as topical cream and lesions were treated daily for 45 days; animals in groups 4 and 6 received an immunotherapy dose every 14 days. The results revealed that the evolution of lesions in groups 5 and 6 did not differ between each other, but differed from the other groups. Group 5 lesions increased 3.16 fold every day, whereas those in group 6 increased 1.83 fold, thus showing that the smallest lesion growth occurred when an combination of therapies was employed. This is the first study to use essential oils from plants and a combined oil therapy in theexperimental treatment of Pythiosis. It was demonstrated that the use of essential oils can be a viable alternative for skin Pythiosis treatment, particularly when used in combination with or associated to immunotherapy.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Pythium insidiosum is an aquatic oomycete that is the causative agent of pythiosis, an important disease in humans and animals that is prevalent in tropical and subtropical areas. In Brazil it was first reported in 1974, then several cases this disease has been reported throughout the country. The failure in the antifungal therapy combined with cases unresponsive to immunotherapy existing, lead to molecular studies in order to investigate possible genetic variations among Brazilian isolates, and this may be able to contribute on the research for the improvement of immunotherapy available. Thus, this study aimed to evaluate the genetic diversity of thirty P. insidiosum isolates from different regions of Brazil, and compare all of them with isolates from Thailand, one isolate from Central America and another isolate from North America, by sequencing and the analysis of genomic DNA regions corresponding to cytochrome c oxidase (COX II) and ITS1, 5.8S rRNA and ITS2 rDNA (ITS). The analyses of nucleotide sequences of both regions were carried out, individually and in combination, using the following methods: Maximum parsimony (MP); Neighbor-joining (NJ); Maximum likelihood (ML); and Bayesian analysis (BA). Our data demonstrated all of P. insidiosum isolates as monophyletic in relation to the other Pythium species. Analises of COX II gene sequences subdivided P. insidiosum isolates into three groups, whose arrangement provides the Thai isolates as paraphyletic in relation to the Brazilian isolates. The molecular analyses performed in this study suggest an evolutionary proximity among all of American isolates, including the Brazilian, from Costa Rica and from the United States, that were grouped in a single group. COX II gene network analysis showed signs of a recent expansion of P. insidosum isolates, probably originated from the Asiatic to America continent. By analysis of COX II gene demonstrated the highest levels of genetic variability among P. insidiosum isolates studied in here, additionally, the highest levels of phylogenetic information were shown, when it was compared to the ITS region analysis. Nevertheless, both genetic markers selected for this study proved to be entirely congruent in the phylogenetic relations among Brazilian isolates of P. insidiosum, since clustered all of them into a single monophyletic group which did not shown to have genetic variability. The results indicate that the strain used in the production of the immunotherapic - Pitium-Vac ® - is representative of the Brazilian isolates of P. insidiosum. / O Pythium insidiosum é um oomiceto aquático causador da pitiose, uma importante enfermidade em humanos e animais, sendo prevalente em áreas tropicais e subtropicais. No Brasil foi relatada pela primeira vez em 1974. Desde então vários casos desta enfermidade tem sido descritos por todo o país. Os insucessos de terapias antifúngicas aliados aos casos não responsivos à imunoterapia existente impulsionam estudos moleculares a fim de investigar possíveis variações genéticas entre os isolados brasileiros de forma a contribuir nas pesquisas para a melhoria do imunoterápico disponível. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar a diversidade genética de 30 isolados de P. insidiosum provenientes de diferentes regiões do Brasil, bem como compará-los com isolados tailandeses, um isolado da América Central e outro isolado da América do Norte através do sequenciamento e das análises das regiões do DNA genômico correspondentes à citocromo c oxidase (COX II) e ITS1, 5.8S rRNA e ITS2 do rDNA (ITS). As análises das sequências de nucleotídeos de ambas as regiões foram realizadas, individualmente e em combinação, utilizando as seguintes metodologias: máxima parcimônia (Maximum parsimony, MP); Neighbor-joining (NJ); máxima verossimilhança (Maximum likelihood, ML); e análise Bayesiana (Bayesian analysis, BA). Os dados demonstraram que todos os isolados de P. insidiosum são monofiléticos em relação às outras espécies de Pythium. A análise das sequências do gene COX II subdividiu os isolados de P. insidiosum em três grupos, cuja disposição demonstra os isolados tailandeses como parafilético em relação aos isolados brasileiros. As análises moleculares realizadas neste estudo sugerem uma proximidade evolutiva entre todos os isolados americanos, incluindo os brasileiros, da Costa Rica e dos Estados Unidos, os quais foram agrupados juntos em um único grupo. Na análise de network do gene COX II os resultados apresentaram sinais de uma recente expansão dos isolados de P. insidosum para a América, provavelmente oriundos do continente asiático. Pela análise do gene COX II foi possível evidenciar os maiores níveis de variabilidade genética entre os isolados de P. insidiosum avaliados, além disso, foram demonstrados os maiores níveis de informação filogenética, quando comparada à análise da região ITS. Contudo, os dois marcadores genéticos selecionados para este estudo revelaram-se inteiramente congruentes nas relações filogenéticas entre os isolados brasileiros de P. insidiosum, reunindo-os em um único grupo monofilético o qual não demonstrou haver variabilidade genética. Os resultados obtidos indicam que a cepa utilizada na produção do imunoterápico Pitium-Vac ® é representativa dos isolados brasileiros de P. insidiosum.

Pythiosis is a disease caused by the oomycete Pythium insidiosum that affects horses, cattle, sheep, cats and humans, and occurs in tropical, subtropical and temperate regions. In horses the lesions are characterized by ulcerative eosinophilic granulomas. Most drugs are ineffective against this pathogen and immunotherapy has shown promise in the regression of the disease, even without the complete elucidation of the immune mechanisms involved. The purinergic system via adenine nucleotides (ATP and ADP) and its derivated nucleoside (adenosine), plays an important role in modulating the immune and inflammatory responses. Once released by cells, nucleotides interact with specific receptors and their extracellular concentrations are controlled by a group of ecto-enzymes, among which are ENTPDase (ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase) and ADA (adenosine deaminase). Taking into account the importance of immunotherapy in the treatment of pythiosis and a possible involvement of purinergic signaling in the immune response, the activities of E-NTPDase and E-ADA were evaluated in lymphocytes of rabbits with experimental pythiosis. For disease induction, zoospores were inoculated, subcutaneously, in the lateral region of the torax of each rabbit. These animals were evaluated weekly and the nodular area (cm2) developed was determined after 28 days of inoculation. Animals with experimental pythiosis, confirmed by enzyme immunoassay and the development of characteristic lesions, were treated with immunotherapy, whereas the ratio between the enzymatic activity in lymphopcytes and the consequent triggered immune response was investigated. Animals that did not develop lesions and those from the control group showed the same pattern of ectoenzymatic activity. E-NTPDase activity in lymphocytes of rabbits with experimental pythiosis was significantly higher (p<0,001) in relation to ATP hydrolysis (about 100%) and may be related to decreased (p<0,05) serum ATP (54,04%), when compared to the control group. After immunotherapeutic treatment, the activity of E-NTPDase showed similar values to those observed on the day of inoculation. Moreover, rabbits with experimental pythiosis showed a significant decrease (p<0,01) in the activity of E-ADA (82,36%), and this would lead to a significant increase in the extracellular concentration of adenosine (2,51 times), in relation to the control group (p<0,01). After immunotherapy, this group of animals showed a significant increase in the activity of E-ADA (78,62%) (p<0,01). Through this study, it can be observed that an increased activity of E-ADA, during pythiosis, leads to extracellular regulation of ATP and adenosine concentration. As a result, low levels of extracellular ATP could activate P2Y receptors, while high levels of extracellular adenosine may activate A2A and/or A2B receptors, triggering a TH2 response, responsible for the tissue damage generated by infection. After immunotherapy, it can be observed an inversion in the behaviour of the enzymatic activities, stimulating a TH1 response in the host. The switch from a TH2 response, responsible for the injuries that occur on pythiosis, to a TH1 response, is the most accepted hypothesis to explain the healing properties of immunotherapy. Thus, it is suggested the involvement of purinergic system in the pattern of immune response that occurs during pythiosis and after immunotherapy. / A pitiose é uma doença causada pelo oomiceto Pythium insidiosum que acomete equinos, bovinos, ovinos, felinos e seres humanos, e ocorre em regiões tropicais, subtropicais e temperadas. Em equinos as lesões são caracterizadas por granulomas eosinofílicos ulcerados. A maioria das drogas antifúngicas é ineficaz contra este patógeno e a imunoterapia tem se mostrado promissora na regressão da doença, mesmo sem a elucidação completa dos mecanismos imunes envolvidos. O sistema purinérgico, através dos nucleotídeos de adenina (ATP e ADP) e seu derivado nucleosídeo (adenosina), desempenha um importante papel na modulação da resposta imune e inflamatória. Uma vez liberados pelas células, os nucleotídeos interagem com receptores específicos e suas concentrações extracelulares são controladas por um grupo de ecto-enzimas, entre as quais estão a E-NTPDase (Ecto-Nucleosídeo Trifosfato Difosfoidrolase) e ADA (adenosina desaminase). Levando-se em conta a importância da imunoterapia no tratamento da pitiose e uma possível participação da sinalização purinérgica na resposta imune, foram avaliadas as atividades das ecto-enzimas NTPDase e ADA em linfócitos de coelhos com pitiose experimental. Para a indução da doença, zoósporos foram inoculados por via subcutânea, na região lateral do tórax, de cada coelho. Os coelhos inoculados foram avaliados semanalmente e a área nodular (cm2) desenvolvida foi determinada após 28 dias da inoculação. Os animais com pitiose experimental, confirmada por teste imunoenzimático e pelo desenvolvimento de lesão característica, foram tratados com imunoterápico, sendo que a relação entre as atividades enzimáticas nos linfócitos e o tipo de resposta imune foi investigada. Os animais que não desenvolveram lesão e os animais do grupo controle mostraram o mesmo padrão de atividade das ectoenzimas. A atividade da E-NTPDase nos linfócitos dos coelhos com pitiose experimental mostrou-se significativamente maior (p<0,001) em relação à hidrólise de ATP (em cerca de 100%), podendo estar relacionada à diminuição (p<0,05) da concentração sérica de ATP (54,04%), quando comparado ao grupo controle. Após o tratamento com o imunoterápico, a atividade da E-NTPDase apresentou valores semelhantes aqueles observados no dia da inoculação. Por outro lado, os coelhos com pitiose experimental apresentaram uma diminuição significativa (p<0,01) na atividade da E-ADA (82,36%), o que levaria a um importante aumento na concentração extracelular de adenosina (2,51 vezes) em relação ao grupo controle (p<0,01). Após a imunoterapia, este grupo de animais apresentou um aumento significativo na atividade da E-ADA (78,62%) (p<0,01). Através deste estudo, podese observar que a atividade aumentada da E-NTPDase e a atividade diminuída da E-ADA, durante a pitiose, levam à regulação da concentração do ATP e da adenosina no meio extracelular. Em conseqüência, baixos níveis extracelulares de ATP poderiam ativar receptores P2Y, enquanto, altos níveis de adenosina poderiam ativar receptores A2A e/ou A2B desencadeando uma resposta TH2, responsável pelos danos teciduais gerados na infecção. Com a imunoterapia, pode-se observar uma inversão no comportamento das atividades enzimáticas, estimulando uma resposta TH1 no hospedeiro. A mudança de uma resposta TH2, responsável pelas lesões que ocorrem na pitiose, para um padrão de resposta TH1, é hipótese mais aceita para explicar as propriedades curativas da imunoterapia. Dessa forma, sugere-se a participação do sistema purinérgico no padrão de resposta imune que ocorre durante a pitiose e após a imunoterapia.

Orientador: Sandra de Moraes Gimenes Bosco / Resumo: Pythium insidiosum é o agente etiológico da pitiose, uma infecção granulomatosa crônica, com prevalência em regiões de clima tropical e subtropical que acomete mamíferos, principalmente equinos, cães e humanos. Este micro-organismo é um falso fungo que apresenta uma ampla distribuição geográfica, sendo muito prevalente na América do Sul (pitiose equina e canina) e na Tailândia (pitiose humana). Estudos moleculares têm permitido diagnóstico precoce e melhor compreensão das relações filogenéticas, dividindo o patógeno em três clados (I, II e III ou A, B e C). Entretanto essas informações são ainda bastante limitadas e novas regiões gênicas poderiam ajudar a esclarecer a história evolutiva dessa espécie. Assim sendo, este trabalho visou estabelecer as relações filogenéticas entre 52 isolados de P. insidiosum, americanos e asiáticos, por meio do sequenciamento de três novas regiões gênicas: a região do fator de alongamento da tradução (Tef-1α), α e β tubulina, além da padronização da técnica de Pulse Filed Gel Electrophoresis (PFGE) para esta espécie. A região do Tef-1α mostrou-se menos polimórfica em relação a α e β tubulina, entretanto separou as cepas aqui trabalhadas em dois clados distintos, sendo um composto apenas de cepas classificadas previamente como sendo do clado III (asiáticas), e agrupou todas as cepas americanas junto às cepas do clado II. A filogenia baseada no gene da β tubulina separou os isolados nos três clados esperados. Em relação à α tubulina houve diferenc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Pythium insidiosum is the etiological agent of pythiosis, a chronic granulomatous infection, prevalent in tropical and subtropical regions that affects mammals, especially horses, dogs and humans. This is a fungus-like microorganism that has a wide geographical distribution and is very prevalent in South America (equine and canine pythiosis) and Thailand (human pythiosis). Molecular studies have allowed early diagnosis and better understand of phylogenetic relationships, and the pathogen is currently divided into three clades (I, II and III or A, B and C). However, this information is still quite limited for this pathogen and new gene regions could help understanding the evolutionary history of this species. Therefore, this study aimed to establish the phylogenetic relationships among 52 american and asian P. insidiosum isolates by sequencing three new gene regions: the translation elongation factor (Tef-1α), α and β tubulin, in addition to the standardization of the Pulse Filed Gel Electrophoresis (PFGE) technique for this species. The Tef-1α region showed little polymorphic in relation to α and β tubulin, however it separated the strains here studied into two distinct clades, being composed only of strains previously classified as clade III (Asian), and grouped all the American strains next to the clade II strains. The β tubulin gene-based phylogeny separated the isolates into the three expected clades. Regarding α tubulin there was differentiation of isolates in clades I a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_clairton_marcolongo_pereira_resumo.pdf: 10803 bytes, checksum: 3f7507f184a7adb5ceb1296595a35eca (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / This thesis is a study developed in period of 34 years about equine diseases diagnosed through out 34 municipalities of Southern Rio Grande do Sul, which includes de influence area of the Laboratório Regional de Diagnóstico of the Veterinary School of the Federal University of Pelotas. There is a general paper about the diseases diagnosed in this specie related by etiologic agent. This paper establishes the importance of dermatological diseases, including equine sarcoid and squamous cell carcinoma as a cause of economic losses in equines. It also demonstrates that leucoencephalomalacia, rabies, thromboembolism by Strongylus vulgaris and equine monocytic ehrlichiosis are the leading causes of death in horses in the region. Other three papers are presented: two related to the causes of abortion and the one about the epidemiology of pythiosis. These conditions are important causes of economic losses in the breeding of horses in the region. / Esta tese trata-se de um estudo das enfermidades de equinos diagnosticadas em 34 municípios da região Sul do Rio Grande do Sul, que compreende a área de influência do Laboratório Regional de Diagnóstico da Faculdade de Veterinária da Universidade Federal de Pelotas, em um período de 34 anos. É apresentado um trabalho geral das enfermidades diagnosticadas nesta espécie animal, relacionadas por agente etiológico tendo sido estabelecida a importância das doenças dermatológicas, dentre elas o sarcoide equino e o carcinoma de células escamosas como causas de prejuízos econômicos nesta espécie animal. Com este estudo foi possível, ainda, demonstrar que a leucoencefalomalacia, a raiva, o tromboembolismo por Strongylus vulgaris e a erliquiose monocítica são as principais causas de morte de equinos na região. São apresentados, também, dois trabalhos científicos referentes às causas de aborto e um à epidemiologia da pitiose, respectivamente, que são importantes causas de prejuízos econômicos na criação de equinos na região, identificadas neste estudo.