Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-10-05T21:52:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Liany Figuerêdo de Andrade Melo.pdf: 5680979 bytes, checksum: 26509ea8aef8d1d77265831744059bb7 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-22T19:01:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Liany Figuerêdo de Andrade Melo.pdf: 5680979 bytes, checksum: 26509ea8aef8d1d77265831744059bb7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T19:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Liany Figuerêdo de Andrade Melo.pdf: 5680979 bytes, checksum: 26509ea8aef8d1d77265831744059bb7 (MD5) Previous issue date: 2017-09-12 / FACEPE / Palythoa caribaeorum (baba-de-boi) é um cnidário marinho que secreta um muco viscoso o qual apresenta propriedades farmacológicas e abriga uma série de bactérias com potencial de aplicação biotecnológica. No presente trabalho, objetivou-se obtenção desses micro-organismos associados ao muco de populações do zoantídeo oriundas da praia de Porto de Galinhas, litoral sul de Pernambuco, para fins de prospecção de produtos naturais. Foram isoladas 281 bactérias das quais 55 cepas se mantiveram viáveis após o subcultivo e preservação. A identificação dos isolados foi realizada a partir do sequenciamento dos genes 16S rDNA e rpoB, resultando na obtenção de 18 espécies pertencentes aos filos Firmicutes (37 isolados, 67%), Actinobacteria (11 isolados, 20%), Proteobacteria (5 isolados, 9%) e Bacteroidetes (2 isolados, 4%). Exiguobacterium aurantiacum correspondeu à espécie mais abundante com 9 isolados, enquanto o gênero Bacillus se apresentou como o mais diverso, totalizando 19 isolados distribuídos em 8 espécies distintas. Os isolados de Bacillus spp. foram selecionados para investigação do potencial de produção de 8 enzimas em meio sólido. Todas as cepas produziram pelo menos 4 das enzimas investigadas, com gelatinase sendo a mais frequente (19 isolados), seguida por esterase (18), caseinase (17), amilase (12), poligalacturonase (12), pectato liase (12), celulase (11) e lipase (11). Os isolados B. thuringiensis BCLTHR-01 e B. subtilis BCLSUB-02, 03 e 04 foram os melhores produtores enzimáticos, com resultados positivos em todos os ensaios. A cepa BCLTHR-01 também foi investigada quanto ao potencial biolarvicida contra Aedes aegypti. Para produção das toxinas, foi desenvolvido um processo fermentativo em biorreator operando em batelada com um meio de cultura desprovido de carboidratos como fonte de carbono. A biomassa tóxica concentrada (10⁹ UFC/mL) obtida após 48h de fermentação mostrou atividade biológica com valores de CL₅₀ de 0,849 ppm (intervalo de 0,792 a 0,900 ppm) e de CL₉₀ de 1,285 ppm (intervalo de 1,190 a 1,434 ppm), comprovando o potencial de aplicação deste isolado para o controle do vetor. As bactérias marinhas associadas a P. caribaeorum são potencialmente excelentes fontes de metabólitos bioativos. A presença de espécies capazes de degradar hidrocarbonetos, fixar nitrogênio, metabolizar enxofre e produzir enzimas e toxinas com diversas propriedades sugere que o zoantídeo se beneficia através da assimilação de compostos complementares ao seu metabolismo e através da aquisição de um mecanismo adicional de defesa contra patógenos. A complexidade do ambiente marinho induz à adaptação dos micro-organismos, resultando na produção de uma diversidade de moléculas com propriedades únicas que lhes permitem suportar as condições severas dos processos industriais, tornando-as interessantes objetos para aplicação industrial e biotecnológica. / Palythoa caribaeorum (baba-de-boi) is a marine cnidarian that secretes a viscous mucus which presents pharmacological properties and harbors several bacteria with potential for biotechnological application. In the present work, we aimed to obtain these microorganisms associated with the mucus of zoanthid populations from the beach of Porto de Galinhas, south coast of Pernambuco, to prospect for natural products. 281 bacteria were isolated, of which 55 strains remained viable after subculture and preservation. The identification of the isolates was done by sequencing the 16S rDNA and rpoB genes, resulting in 18 species belonging to the Firmicutes (37 isolates, 67%), Actinobacteria (11 isolates, 20%), Proteobacteria (5 isolates, 9 %) and Bacteroidetes (2 isolates, 4%). Exiguobacterium aurantiacum corresponded to the most abundant species with 9 isolates, while the genus Bacillus was the most diverse, totaling 19 isolates distributed in 8 different species. The isolates of Bacillus spp. were selected to investigate the potential to produce 8 enzymes in solid medium. All strains produced at least 4 of the investigated enzymes, with gelatinase being the most frequent (19 isolates), followed by esterase (18), caseinase (17), amylase (12), polygalacturonase (12), pectate lyase (12), cellulase (11) and lipase (11). The isolates B. thuringiensis BCLTHR-01 and B. subtilis BCLSUB-02, 03 and 04 were the best enzymatic producers, displaying positive results in all the assays. The strain BCLTHR-01 was also investigated for its biolarvicidal potential against Aedes aegypti. To produce the toxins, a fermentation process was developed in bioreactor batching with a culture medium devoid of carbohydrates as carbon source. The concentrated toxic biomass (10⁹ CFU/mL) obtained after 48h of fermentation showed biological activity with LC₅₀ value of 0.849 ppm (range of 0.792 to 0.900 ppm) and CL₉₀ value of 1.285 ppm (range of 1.190 to 1.434 ppm), proving the application potential of this isolate for vector control. Marine bacteria associated with P. caribaeorum are potentially excellent sources of bioactive metabolites. The presence of species capable of degrading hydrocarbons, fixing nitrogen, metabolizing sulfur and producing enzymes and toxins with different properties suggests that the zoanthide benefits through the assimilation of compounds complementary to its metabolism and through the acquisition of an additional mechanism of defense against pathogens. The complexity of the marine environment induces the adaptation of microorganisms, resulting in the production of a diversity of molecules with unique properties that allow them to withstand the harsh conditions of industrial processes, making them interesting objects for industrial and biotechnological application.

Vibrio cholerae y Shigella dysenteriae, entre otras bacterias enteropatógenas, causan enfermedades gastrointestinales, la segunda causa de muerte en niños menores de cinco años en el mundo. Los sucesos de gastroenteritis que desencadenan dichos microorganismos son mediados por la acción molecular de toxinas secretadas de tipo AB, CTX y STX, respectivamente para V, cholerae y S, dysenteriae. Dichas toxinas causan desbalances iónicos y lisis celular, generando deshidratación, pérdida de electrolitos y nutrientes. El correcto funcionamiento de ambas toxinas requiere una relación estricta de cinco subunidades de la proteína B por cada subunidad A, sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan la expresión y mantienen la relación 5:1 entre las subunidades son poco entendidos. El objetivo de este estudio es analizar la regulación post transcripcional de las toxinas CTX y STX mediante aproximaciones experimentales in vitro y usando reacciones libres de células, en un entorno altamente puro y controlado. Nuestros resultados in vitro indican que CTX se expresa de manera más eficiente que STX. En el caso de CTX, la subunidad B tuvo mayor expresión que A, con una relación cercana a 5:1 como visto en estudios previos realizados in vivo. Por el contrario, STX fue sintetizada con baja eficiencia independientemente de la presencia o ausencia de la región codificantes para STXA, desviándose notablemente de una relación activa de 5 B por cada subunidad A. La adición de ppGpp, molécula implicada en la respuesta al estrés en bacterias, resultó en una ligera disminución de la expresión de ambas toxinas. En conclusión, nuestros resultados indican que la relación de 5 a 1 entre B y A de las toxinas CTX de V. cholerae es regulada durante la síntesis de proteínas. Por el contrario, la ausencia de regulación a nivel transcripcional o traduccional de STX del presente estudio in vitro, fue también observada en estudios in vivo, indicando que en la célula existen otros factores que podrían modular la estequiometría de síntesis. Si bien ambas toxinas, CTX y STX, permanecen a la misma familia de exotoxinas, los resultados del presente estudio indican que la regulación de su expresión difiere ampliamente entre ellas. Los resultados aquí reportados brindan nuevas perspectivas para el desarrollo de moléculas inhibidoras, con especial énfasis en perturbar el ribosoma de V, cholerae, para un desbalance en la síntesis de la toxina CTX y así reducir la patogenicidad de la bacteria. / Vibrio cholerae and Shigella dysenteriae, among other enteropathogenic bacteria, cause gastrointestinal diseases, the second cause of death in children under five years of age in the world. The events of gastroenteritis that trigger these microorganisms are mediated by the molecular action of secreted toxins of type AB, CTX and STX, respectively for V. cholerae and S. dysenteriae. These toxins cause ionic imbalances and cell lysis, generating dehydration, loss of electrolytes and nutrients. The correct functioning of both toxins requires a strict relationship of five subunits of protein B for each subunit A, however, the molecular mechanisms that regulate expression and maintain the 5: 1 ratio between the subunits are poorly understood. The objective of this study is to analyze the post transcriptional regulation of CTX and STX toxins by in vitro experimental approaches and using cell-free reactions, in a highly pure and controlled environment. Our in vitro results indicate that CTX is expressed more efficiently than STX. In the case of CTX, subunit B had greater expression than A, with a ratio close to 5: 1 as seen in previous studies conducted in vivo. In contrast, STX was synthesized with low efficiency regardless of the presence or absence of the region coding for STXA, deviating markedly from an active ratio of 5 B for each subunit A. The addition of ppGpp, a molecule involved in the stress response in bacteria, resulted in a slight decrease in the expression of both toxins. In conclusion, our results indicate that the ratio of 5 to 1 between B and A of CTX toxins of V. cholerae is regulated during protein synthesis. On the contrary, the absence of transcriptional or transcriptional STX regulation of the present in vitro study was also observed in in vivo studies, indicating that the cell may harbor other factors that could modulate the synthesis stoichiometry. Although both toxins, CTX and STX, belong to the same family of exotoxins, the results of the present study indicate that the regulation of their expression differs widely. The results reported here provide new perspectives for the development of inhibitory molecules, with special emphasis on disturbing the ribosome of V. cholerae, to provoke an imbalance in the synthesis of CTX toxin and thus to reduce the pathogenicity of the bacteria. / Tesis

Este trabalho realizou importantes avanços na elucidação do potencial das toxinas termo-lábeis do tipo II (LT-IIs) como adjuvantes por via intradérmica e transcutânea. Os dados gerados indicam que LT-IIb e LT-IIc nativas atuam como potentes adjuvantes vacinais por via intradérmica induzindo respostas imunológicas antígeno específicas, como medido pela produção de anticorpos sistêmicos (IgG) e ativação de linfócitos T CD8+ citotóxicos. Soma-se ao potencial adjuvante demonstrado para as LT-IIs por essa via a baixa reatogenicidade das moléculas, com menores níveis de edema e reduzida migração leucocitária para o sítio de inoculação em comparação a LT-I. Os resultados indicam também que o efeito adjuvante das LTs aplicadas por via transcutânea pode estar relacionado à capacidade de ligação ao gangliosídeo GM1 já que a toxina LT-IIb, incapaz de interagir com este receptor, não apresenta efeito adjuvante por essa via. O conjunto de dados apresentados abre perspectivas para o emprego das LT-IIs nativas como adjuvantes parenterais em vacinas para animais e humanos. / This work has made significant advances in the understanding of the potential of type II heat-labile toxins (LT-IIs) as vaccine adjuvants by intradermal and transcutaneous route. The generated data indicate that native forms of LT-IIb and LT-IIc act as potent vaccine adjuvants when intradermally injected inducing antigen-specific immune responses, as measured by the generation of systemic serum antibody (IgG) and activation of cytotoxic CD8+ T lymphocytes. Besides the adjuvant effects, LT-IIs show reduced side effects, measured by the lesser edema formation and reduced leukocytes migration to the site of injection, in comparison to LT-I. The results also indicate that the adjuvant activity of LTs applied transcutaneously may be related to the the ganglioside GM1 binding property since the LT-IIb toxin, unable to interact with this receptor, has no adjuvant effect by this route. The presented data set opens prospects for the employment of native LT-IIs as parenteral adjuvants in vaccines for animals and humans.

Este trabalho realizou importantes avanços na elucidação do potencial das toxinas termo-lábeis do tipo II (LT-IIs) como adjuvantes por via intradérmica e transcutânea. Os dados gerados indicam que LT-IIb e LT-IIc nativas atuam como potentes adjuvantes vacinais por via intradérmica induzindo respostas imunológicas antígeno específicas, como medido pela produção de anticorpos sistêmicos (IgG) e ativação de linfócitos T CD8+ citotóxicos. Soma-se ao potencial adjuvante demonstrado para as LT-IIs por essa via a baixa reatogenicidade das moléculas, com menores níveis de edema e reduzida migração leucocitária para o sítio de inoculação em comparação a LT-I. Os resultados indicam também que o efeito adjuvante das LTs aplicadas por via transcutânea pode estar relacionado à capacidade de ligação ao gangliosídeo GM1 já que a toxina LT-IIb, incapaz de interagir com este receptor, não apresenta efeito adjuvante por essa via. O conjunto de dados apresentados abre perspectivas para o emprego das LT-IIs nativas como adjuvantes parenterais em vacinas para animais e humanos. / This work has made significant advances in the understanding of the potential of type II heat-labile toxins (LT-IIs) as vaccine adjuvants by intradermal and transcutaneous route. The generated data indicate that native forms of LT-IIb and LT-IIc act as potent vaccine adjuvants when intradermally injected inducing antigen-specific immune responses, as measured by the generation of systemic serum antibody (IgG) and activation of cytotoxic CD8+ T lymphocytes. Besides the adjuvant effects, LT-IIs show reduced side effects, measured by the lesser edema formation and reduced leukocytes migration to the site of injection, in comparison to LT-I. The results also indicate that the adjuvant activity of LTs applied transcutaneously may be related to the the ganglioside GM1 binding property since the LT-IIb toxin, unable to interact with this receptor, has no adjuvant effect by this route. The presented data set opens prospects for the employment of native LT-IIs as parenteral adjuvants in vaccines for animals and humans.

Introdução: O tratamento da Rinossinusite Crônica (RSC) tem sofrido poucos avanços nas últimas décadas. Uma das barreiras na aquisição de novas terapias é a falta de conhecimento pleno sobre sua fisiopatogenia. A carência de avanço decorre principalmente da complexa e provável multifatorialidade da RSC, associada à inexistência de um bom modelo animal que possa mimetizar os fenômenos biológicos que ocorrem em humanos. A maioria dos modelos animais de RSC descrita na literatura mimetiza uma infecção aguda ou promove bloqueio das vias de drenagem que, na maioria das vezes, não corresponde aos mecanismos encontrados nas RSC em humanos. Por outro lado, diversas evidências indicam que as bactérias exercem importante papel na fisiopatogenia da RSC, possivelmente pela presença de biofilmes ou indução de inflamação crônica promovida por endo e exotoxinas. Objetivo: Neste estudo avaliou-se a viabilidade de um modelo experimental de RSC em coelhos, utilizando-se a exposição crônica de toxinas bacterianas em animais previamente sensibilizados à ovalbumina (OVA), analisando seus efeitos histopatológicos sobre a mucosa nasossinusal. Material e Métodos: Após indução de sensibilização com injeção subcutânea de OVA 2,5% e 0,4% de hidróxido de alumínio por duas semanas, os coelhos foram submetidos à implantação de cateter de longa duração em seio maxilar direito. Após, foram submetidos à irrigação nasossinusal com OVA 2,5% três vezes por semana, por duas semanas, e em seguida, irrigação de soluções contendo diferentes toxinas bacterianas (enterotoxina estaflocócica B (SEB) 1 ?g/mL, lipopolissacáride (LPS) 100 ng/mL e ácido lipotecóico (LTA) 100 ng/mL) por quatro semanas. Os animais foram sacrificados 24 horas após a última irrigação e a mucosa do seio maxilar direito (teste) e esquerdo (controle interno) foi coletada para avaliação histopatológica. Resultados: A exposição nasossinusal ao SEB causou espessamento epitelial, infiltração celular, eosinofilia e neutrofilia tecidual, além de redução do epitélio ciliado. A exposição ao LPS causou espessamento epitelial e subepitelial, infiltração celular, eosinofilia epitelial e subepitelial e aumento da fibrose subepitelial. O LTA causou espessamento epitelial e subepitelial, infiltração celular e eosinofílica subepitelial e aumento da fibrose subepitelial. Conclusão: A exposição crônica de toxinas bacterianas na mucosa nasossinusal promoveu alterações histológicas, como espessamento da mucosa e infiltração celular, semelhantes às encontradas em pacientes com RSC. O presente estudo demonstrou que este é um modelo animal viável de RSC. Mais estudos serão necessários para elucidar se os mecanismos patogênicos deste modelo são semelhantes aos observados em humanos. / Background: The treatment of chronic rhinosinusitis (CRS) has had little evolvement in the last decades. One of the barriers to the development of new therapies is the lack of knowledge about CRS pathophysiology. The complexity and multifactoriality of this disease, together with the inexistence of a proper animal model of CRS, are probably the causes for the few advances in CRS therapy. Most of the animal models of CRS resemble acute infection or promote sinonasal obstructions, which are not a very common etiologies in CRS patients. However, there has been a lot of evidence that bacteria play an important role in the pathophysiology of CRS, probably due to the presence of biofilms, or the chronic inflammation induced by endo e exotoxins. Objective: This study aims to evaluate the viability of an experimental model of CRS in rabbits through the use of bacterial toxins in previously sensitized animals with ovalbumin, analyzing its histopathological effects onto the sinonasal mucosa. Materials and Methods: After inducing ovalbumin (OVA) sensitization by intradermic injection of OVA 2,5% and 0,4% aluminum hydroxide for 2 weeks, rabbits underwent maxillary sinus instillation of OVA 2,5% three times a week for 2 weeks followed by sinus lavage with either one bacterial toxin (Staphylococcus aureus enterotoxin B (SEB) 1 ?g/mL, lipopolysaccharide (LPS) 100 ng/mL, lipoteichoic acid (LTA), 100 ng/mL) for 4 weeks. Rabbits were euthanised 24 hours after the last sinus lavage and the mucosa of right maxillary sinus (tested side) and left side (control) were collected for histopathological evaluation. Results: The sinonasal exposure to SEB resulted in epithelial thickening, inflammatory cells infiltration (tissue eosinophilia and neutrophilia) and reduction of ciliated cells. The exposure to LPS resulted in epithelial and subepithelial thickening, inflammatory cells infiltration, epithelial and subepithelial eosinophilia and increased subepithelial fibrosis. The exposure to LTA resulted in epithelial and subepithelial thickening, subepithelial inflammatory cells infiltration and eosinophilia and increased subepithelial fibrosis. Conclusion: This study reported the effects of bacterial toxins on the the sinonasal mucosa of ovalbumin-sensitized rabbits, demonstrating similar changes that are observed in CRS patients. Our results show that this is a viable animal model of CRS. Further studies are need to elucidate whether the pathomechanisms in this model are similar to what are observed in humans.