Echinococcus granulosus é um parasito cestódeo e o agente etiológico da hidatidose cística. O desenvolvimento dos vermes adultos a partir dos protoscoleces é, provavelmente, desencadeada por diferentes estímulos que são impostos pelos hospedeiros, os quais provocam mudanças moleculares e morfológicas no parasito. No entanto, os mecanismos responsáveis por essas variações não estão totalmente esclarecidos. Para encontrar genes e proteínas possivelmente envolvidos com as alterações fenotípicas observadas durante o desenvolvimento estrobilar de E. granulosus, relatamos aqui o perfil transcritômico e a detecção de proteínas recémsintetizadas após a indução in vitro de protoescólices ao desenvolvimento estrobilar. Os protoescólices foram tratados com pepsina e mantidos em meio bifásico contendo taurocolato para induzir ao desenvolvimento estrobilar. Azidohomoalanina, aminoácido análogo de metionina, foi adicionado para a incorporação metabólica nas proteínas recém-sintetizadas, que foram visualizadas por microscopia confocal e identificadas por espectrometria de massas Paralelamente, o RNA total foi isolado utilizando o reagente TRIzol e as bibliotecas geradas foram sequenciadas na plataforma Illumina MiSeq. Nós identificamos 23 proteínas detectadas exclusivamente na presença de estímulos para o desenvolvimento estrobilar (SSD) e 28 na ausência desses estímulos (NSD). Também encontramos 75 proteínas diferencialmente expressas entre as duas condições (34 em SSD e 41 em NSD). Na análise dos dados de RNAseq, 818 genes foram identificados como diferencialmente expressos pelo software GFOLD. De forma geral, genes e proteínas com funções moleculares de transdução de sinal, metabolismo e modificações de proteínas foram observadas com a progressão do desenvolvimento estrobilar. Assim, este estudo fornece informações sobre genes e proteínas que podem ter um papel chave para o desenvolvimento do parasito, além de serem alvo de estudos futuros. / Echinococcus granulosus is a cestode parasite and the etiological agent of the cystic hydatid disease. The development of the adult worms from protoscoleces is probably triggered by different stimuli imposed by the hosts, which lead to molecular and morphological changes. However, the mechanisms underlying these variations remain largely unclear. In order to find genes and proteins possibly involved with the phenotypic changes during the strobilar development, we reported here the transcriptomic profile and the detection of newly synthesized proteins after protoscoleces in vitro induction to strobilar development. Protoscoleces were treated with pepsin and maintained in biphasic medium containing taurocholate to induce the strobilar development. The methionine analogue azidohomoalanine was added for metabolic incorporation in the newly synthesized proteins that were visualized by confocal microscopy and identified by mass spectrometry.In parallel, total RNA from parasite material was isolated using TRIzol reagent and the generated libraries were sequenced on Illumina MiSeq platform. We identified 23 proteins present only after stimuli for strobilar development (SSD) and 28 in absence of these stimuli (NSD). We also found 75 differentially expressed proteins (34 SSD and 41 NSD). In the RNA-seq analysis, 818 differentially expressed genes were identified by the GFOLD software. Gene transcripts and proteins with molecular functions of signal transduction, metabolism and protein modifications were observed with progression of development. This study provides insights on searching for the key genes and proteins that may be important for the correct parasite development and be target for further studies.

Neste estudo foram comparadas anatomicamente as espécies de gastrópodes terrestres pertencentes ao \"complexo Megalobulimus paranaguensis\" (M. paranaguensis, M. granulosus, M. abbreviatus, e M. foreli) e as espécies M. cf. haemastomus e M. aff. gummatus, utilizadas como comparativo externo. Todas foram comparadas conquiliologicamente entre si e com M. ovatus, M. sanctipauli, M. yporanganus, e M. gummatus. O complexo apresenta uma distribuição geográfica contígua entre o litoral sul de São Paulo e o nordeste do Rio Grande do Sul, mas não possuem embasamento morfológico que o sustente. Todas as espécies possuem um conjunto exclusivo de caracteres que as individualizam. M. paranaguensis e a simpátrica M. aff. gummatus compartilham caracteres na cavidade palial, sistema digestivo e reprodutivo, diferenciando-se morfologicamente das demais espécies e consideradas como espécies-irmãs. A esculturação de M. foreli e M. abbreviatus similares a M. sanctipauli infere que estas espécies sejam transferidas para o complexo homônimo. M. granulosus, com ocorrência para o litoral de Santa Catarina, possui uma concha singular, mas apresenta uma anatomia interna similar a M. abbreviatus. M. cf. haemastomus distribuiu-se pela depressão central do Rio Grande do Sul e Uruguai, com simpatria na região de Porto Alegre com M. abbreviatus diferenciando-se por caracteres na borda do manto e sistemas digestivo e reprodutivo. O confronto de M. aff. gummatus, com ocorrência no Vale do Ribeira em São Paulo, e M. gummatus de distribuição no Rio de Janeiro, evidenciou que a primeira é uma espécie independente / This study compares anatomically species of the terrestrial gastropods belonging to the \"complex Megalobulimus paranaguensis\" (M. paranaguensis, M. granulosus, M. abbreviatus and M. foreli). M. aff. gummatus and M. cf. haemastomus was analyzed as outgroup. They also were conchologically compared with M. ovatus, M. sanctipauli, M. yporanganus and M. gummatus. The complex has a contiguous geographical distribution, between the south of São Paulo and northeastern Rio Grande do Sul States, but lacks morphological foundation supports. The species of the complex have a unique set of characters that individualizes it. M. paranaguensis and sympatric M. aff. Gummatus share characters in the palial cavity, digestive and reproductive systems, differing morphologically from other species, they are regarded as sister species. The shell sculpture of M. foreli and M. abbreviatus is similar to M. sanctipauli, infering that these species may be transferred to the complex M sanctipauli. The M. granulosus, occurring in Santa Catarina coastal zone, has a singular shell, but presents an internal anatomy similar to M. abbreviatus. The M. cf. haemastomus, distributed in the central depression of the Rio Grande do Sul State and Uruguay, sympatric in the region of Porto Alegre with M. abbreviatus, possesses different characters on the edge of the mantle and digestive and reproductive systems. The confrontation of M. aff. Gummatus, occurring in Vale do Ribeira, São Paulo, with M. gummatus, from Rio de Janeiro, showed that the first is an independent species

Neste estudo foram comparadas anatomicamente as espécies de gastrópodes terrestres pertencentes ao \"complexo Megalobulimus paranaguensis\" (M. paranaguensis, M. granulosus, M. abbreviatus, e M. foreli) e as espécies M. cf. haemastomus e M. aff. gummatus, utilizadas como comparativo externo. Todas foram comparadas conquiliologicamente entre si e com M. ovatus, M. sanctipauli, M. yporanganus, e M. gummatus. O complexo apresenta uma distribuição geográfica contígua entre o litoral sul de São Paulo e o nordeste do Rio Grande do Sul, mas não possuem embasamento morfológico que o sustente. Todas as espécies possuem um conjunto exclusivo de caracteres que as individualizam. M. paranaguensis e a simpátrica M. aff. gummatus compartilham caracteres na cavidade palial, sistema digestivo e reprodutivo, diferenciando-se morfologicamente das demais espécies e consideradas como espécies-irmãs. A esculturação de M. foreli e M. abbreviatus similares a M. sanctipauli infere que estas espécies sejam transferidas para o complexo homônimo. M. granulosus, com ocorrência para o litoral de Santa Catarina, possui uma concha singular, mas apresenta uma anatomia interna similar a M. abbreviatus. M. cf. haemastomus distribuiu-se pela depressão central do Rio Grande do Sul e Uruguai, com simpatria na região de Porto Alegre com M. abbreviatus diferenciando-se por caracteres na borda do manto e sistemas digestivo e reprodutivo. O confronto de M. aff. gummatus, com ocorrência no Vale do Ribeira em São Paulo, e M. gummatus de distribuição no Rio de Janeiro, evidenciou que a primeira é uma espécie independente / This study compares anatomically species of the terrestrial gastropods belonging to the \"complex Megalobulimus paranaguensis\" (M. paranaguensis, M. granulosus, M. abbreviatus and M. foreli). M. aff. gummatus and M. cf. haemastomus was analyzed as outgroup. They also were conchologically compared with M. ovatus, M. sanctipauli, M. yporanganus and M. gummatus. The complex has a contiguous geographical distribution, between the south of São Paulo and northeastern Rio Grande do Sul States, but lacks morphological foundation supports. The species of the complex have a unique set of characters that individualizes it. M. paranaguensis and sympatric M. aff. Gummatus share characters in the palial cavity, digestive and reproductive systems, differing morphologically from other species, they are regarded as sister species. The shell sculpture of M. foreli and M. abbreviatus is similar to M. sanctipauli, infering that these species may be transferred to the complex M sanctipauli. The M. granulosus, occurring in Santa Catarina coastal zone, has a singular shell, but presents an internal anatomy similar to M. abbreviatus. The M. cf. haemastomus, distributed in the central depression of the Rio Grande do Sul State and Uruguay, sympatric in the region of Porto Alegre with M. abbreviatus, possesses different characters on the edge of the mantle and digestive and reproductive systems. The confrontation of M. aff. Gummatus, occurring in Vale do Ribeira, São Paulo, with M. gummatus, from Rio de Janeiro, showed that the first is an independent species

A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes. / The areas of cell and molecular biology have accumulated a large number of experimental facts, such as genomic sequences and protein structure. However, this is not sufficient to the understanding of biological systems, even to explain the intricate dynamical interactions between gene expression and anatomical development. In order to characterize and analyze the complexity of the interactions between the genotypes and phenotypes, it is necessary to make use of methods and tools that allow the confrontation between spatio-temporal gene expression and changes in developing anatomy. In this context, the present work proposes a set of computational methods that, based on images containing anatomical and/or gene expression information in two and three dimensions, allow the identification of different geometrical properties in biological samples, so as to characterize and analyze the relationship between anatomy and gene expression. The development of these methods includes intensive use of techniques from image processing and computer visualization. In particular, four geometrical properties are described here: gradient, symmetry, distance and spatial organization. The potential of the proposed methods is illustrated in the analysis of various problems, involving different biological issues and species, including: gene expression and morphological characterization of the heart development in Zebrafish (Danio rerio); morphological characterization of the development of the parasite Echinococcus granulosus; and the analysis of the morphological damage in the retina of the fish Hoplias malabaricus caused by mercurial intoxication. The results obtained in these analyses allowed to infer and describe important proprieties with respect to development, morphology and gene expression patterns of these biological systems. Overall, it is shown that the use of computational methods to identify and analyze, from 2D and 3D images, the spatial patterns of gene expression and its relationship with the morphological development, is becoming an increasingly important tool for the study of the development, providing valuable information about the biological function and interactions among genes.

Parmi les parasites, les échinocoques revêtent une importance majeure en santé publique de par leur distribution mondiale et les maladies potentiellement très graves, qu’ils occasionnent. En Europe, les espèces présentes sont E. multilocularis, qui a un cycle sylvatique et E. granulosus spp., dont les hôtes sont essentiellement domestiques.En France, peu de données étaient disponibles quant à la distribution de ces espèces parasitaires lors de la création du LNR Echinococccus spp. en 2006. Une forte réduction supposée des zones et du niveau d’enzootie pour E. granulosus laissait envisager un risque zoonotique moindre voire désormais absent. S’agissant d’E. multilocularis, l’expansion constatée en Europe était également suspectée en France. La modification des techniques de parasitologie classique ainsi que le développement d’outils moléculaires par le LNR ont contribué à l’actualisation et à une meilleure connaissance de la distribution des espèces parasitaires en France.Une large étude de surveillance menée chez le renard avec la méthode SSCT validée par le LNR a révélé une expansion de la zone d’enzootie d’E. multilocularis jusqu’en Ille-et-Vilaine. L’analyse par microsatellite EmsB a permis d’estimer à plusieurs décennies la dispersion du parasite vers l’ouest et le nord à partir du foyer historique de l’est. Cette expansion a été confirmée à l’ouest chez des rongeurs aquatiques et rétrospectivement au sud chez le renard.Des études de surveillance d’E. granulosus en abattoir ont confirmé sa présence dans le sud de la France et en Corse. Les caractérisations moléculaires ont permis d’identifier E. granulosus sensu stricto dans le sud et E. canadensis G6-7 en Corse. Un plan de surveillance national en abattoir a ensuite montré la présence d’E. granulosus s.s. à travers l’ensemble du territoire continental. Les niveaux de prévalence d’infestation par E. granulosus s.s. estimés chez les ovins à 15,3 et chez les bovins à 8,3 cas pour 1 million de têtes abattues sont très inférieurs à ceux décrits il y a vingt ans. Deux foyers majeurs constitués par les Alpes pour E. granulosus s.s. et la Corse pour E. canadensis G6-7 demeurent, alors que l’identification d’E. ortleppi confirme le maintien de cette espèce zoonotique pourtant désormais rare en Europe.Les niveaux de prévalence d’infestation par E. multilocularis chez le chien et le chat en France confirment leurs importances mineures dans le maintien du cycle parasitaire. Le rôle zoonotique du chat semble négligeable d’après les observations d’infestations naturelles, corroborées par les données obtenues lors d’infestations expérimentales. La vermifugation régulière et adaptée des chiens, en particulier des chiens de chasse, apparait nécessaire. Cette recommandation de vermifugation canine s’applique également pour E. canadensis G6-7 en Corse, où l’accès aux viscères des porcs et des sangliers implique un volet sylvatique dans le cycle.La reconnaissance de l’expertise du LNR a permis d’initier des collaborations internationales qui ont en retour enrichi la diversité des situations épidémiologiques étudiées. Ainsi, l’étude de la diversité génétique d’E. multilocularis (microsatellite EmsB) a contribué à une meilleure compréhension de la dynamique d’expansion du parasite en Europe (Pologne, Suède, Danemark). L’étude des foyers d’hyper enzootie d’E. granulosus (Moldavie, Maroc, Algérie) et la caractérisation des espèces présentes et de leurs niveaux d’infestation chez les hôtes intermédiaires a permis d’envisager des actions de lutte adaptées. Le LNR a participé à l’expérimentation de méthodes de lutte contre E. multilocularis, démontrant la complexité des conditions requises pour leur efficacité tant par la vermifugation des renards que par la régulation de leur population. Au bilan, les nouvelles données épidémiologiques obtenues au cours des dix années de travaux ont permis d’aboutir à une meilleure appréhension du risque zoonotique actuel lié aux échinocoques en France / Among parasites, Echinococcus species are of major public health importance due to their worldwide distribution and the potential severity of the diseases they cause. In Europe, the endemic species are E. multilocularis, which has a sylvatic lifestyle, and E. granulosus spp., which the hosts are mainly domestic species. When the Echinococcus spp. NRL was created in France in 2006, few data were available on the distribution of these parasitic species. The implementation of health measures made it possible to consider a marked reduction of the endemic level and geographical distribution of E. granulosus and consequently a reduced or inexistent zoonotic risk. With regard to E. multilocularis, the parasite spread already observed in Europe was also suspected in France. The development of classical parasitology and molecular techniques for diagnosis and epidemiology has helped improve understanding of the distribution of these parasitic species in France.A large-scale surveillance study in foxes, using the SSCT method validated by the NRL, led to the description of significant westward and northward expansion from E. multilocularis’s historical endemic focus, which was estimated, using a spatio-temporal scenario deduced by EmsB microsatellite analysis, to have begun several decades ago. Molecular analyses of various types of animal samples confirmed its westward expansion in aquatic rodents. Its extension southward was confirmed thanks to fecal samples of foxes.Surveillance studies of E. granulosus at the slaughterhouse confirmed its presence in southern France and in Corsica. The first molecular characterization of this parasite in France resulted in the identification of E. granulosus sensu stricto in southern France and E. canadensis G6-7 in Corsica. The presence of E. granulosus s.s. throughout continental France was then observed on the basis of a national surveillance study at the slaughterhouse. The prevalence level of infection by E. granulosus s.s. estimated per million was 15.3 cases in sheep and 8.3 cases in cattle which was much lower than that described 20 years ago. The two main endemic foci – the Alps for E. granulosus s.s. and Corsica for E. canadensis G6-7 – still exist, while the identification of E. ortleppi confirmed maintenance of this species despite its current rarity in Europe.In France, the low prevalence of E. multilocularis infection in dogs and cats was ascertained, confirming the minor contribution of these hosts to the lifecycle. The zoonotic role of the cat appears to be negligible based on observations of natural infection cases and on data obtained from experimental infection. The regular and adapted deworming of dogs, especially hunting dogs, appears to be necessary. This deworming recommendation is also relevant against E. canadensis G6-7 in Corsica where access to viscera of pigs and wild boar adds a sylvatic component at this lifecycle.An acknowledgment of the NRL’s expertise led to several international collaborations which in turn contributed to the diversity of the epidemiological situations studied. Thus, the study of the genetic diversity of E. multilocularis by EmsB microsatellite led to a better understanding of the parasite’s expansion dynamics throughout Europe. The study of foreign foci of E. granulosus led to characterization of the endemic parasitic species and of their prevalence levels in intermediate hosts, which made it possible to plan appropriate control measures. The NRL participated in the testing of control methods against E. multilocularis, including deworming of foxes and population regulation, which demonstrated the complexity of the conditions required for these methods to be effective.The epidemiological data obtained over ten years of studies has led to a better understanding of the current zoonotic risk associated with the Echinococcus species in France

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana_Paula_Sartorio_Chambo.PDF: 2055310 bytes, checksum: 572f35f1e55b0455d7858396549a5810 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Fundação Araucária / This study was conducted in the reservoir of Itaipu Hydroelectric Plant, located in the western region of Paraná State, during the March/2010 to April/2009 and aimed to study the chemical composition (macronutrients, micronutrients and toxic heavy metals), the bioaccumulation of biologically essential metals, copper (Cu), iron (Fe), zinc (Zn) and manganese (Mn), and non-essential toxic heavy metals, cadmium (Cd), chromium (Cr) and lead (Pb) in tissues of the armado (P. granulosus), mollusks (L. fortunei) and aquatic plants (E. densa and E. crasssipes), beyond the study of water quality and sediment under modified atmospheres, such as reservoirs for multiple uses, during the season the year. Fifteen fish were collected monthly to determine the factor relative corporal condition (Kn), the index of viscera total (IVT), visceral fat index (IGV), the hepatosomatic index (HSI) and the metal pollution index (MPI), as well as samples the sediment, water and the biomarkers golden mussel and two species of aquatic macrophytes, E. crassipes and E. dense. It was observed that the carcass of the armado bioaccumulate in the following order Fe, Ca, Zn, Pb, Mn, K, Mg, Cr, Cu e Cd. The nitrogen was concentrated in greater proportion in the carcass (110.58 g kg-1) and fillet (109.96 g kg-1) and phosphorus in the liver (43.26 g kg-1). The Cd was present in 50% of carcass samples (1.20 mg kg-1) and skin (1.00 mg kg-1) and 100% of the samples of gills (1.00 mg kg-1). The Cr was detected in 33% of carcass samples (2.75 mg kg-1) and gills (1.00 mg kg-1) and 17% of fillet samples (2.00 mg kg-1). The presence of lead was found in 100% of samples with levels ranging from 20.17 mg kg-1 in the carcass and 7.83 mg kg-1 in the fillet. The distribution of Cu, Zn and Mn in the sediment and water did not change seasonally. The analytical method used did not detect the presence of Cu and Zn in the water sample. The physical and chemical variables of water were not oscillated along the year season. The index calculated for the E. densa responded significantly seasonal fluctuations, with the highest rates were obtained during the summer followed by spring, winter and autumn. The armado captured during the experiment were contaminated by heavy metals Cd, Cr and Pb at levels above those recommended by current legislation. The rate of metal contamination suggests that the liver is the organ most bioaccumulate heavy metals in the gun. The deposition of heavy metals in sediment and water did not change seasonally, the sampling of sediment, E. densa and root of E. crassipes may indicate the composition of environmental contamination / Este trabalho foi realizado no reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional, localizada na região oeste do Estado do Paraná, durante o período de abril/2009 a março/2010 e teve como objetivo o estudo sobre a composição química (macronutrientes, micronutrientes e metais pesados tóxicos), a bioacumulação de metais pesados biologicamente essenciais, cobre (Cu), ferro (Fe), zinco (Zn) e manganês (Mn), e metais pesados tóxicos, cádmio (Cd), cromo (Cr) e chumbo (Pb), nos tecidos do armado (P. granulosus), moluscos (L. fortunei) e plantas aquáticas (E. densa e E. crasssipes), além do estudo da qualidade da água e dos sedimentos em ambientes modificados, como os reservatórios de usos múltiplos, durante as estações do ano. Foram coletados mensalmente quinze peixes para determinação do fator de condição corporal relativo, o índice de víscera total, o índice de gordura visceral, o índice hepatossomático e o índice de poluição por metais, bem como amostras de sedimento, água e dos bioindicadores mexilhão dourado e duas espécies de macrófitas aquáticas E. crassipes e E. densa. Observou-se que a carcaça do armado bioacumulou os elementos na seguinte ordem decrescente Fe, Ca, Zn, Pb, Mn, K, Mg, Cr, Cu e Cd. O nitrogênio concentrou-se em maior proporção na carcaça (110,58 g kg-1) e no filé (109,96 g kg-1) e o fósforo no fígado (43,26 g kg-1). O Cd esteve presente em 50% das amostras de carcaça (1,20 mg kg-1) e pele (1,00 mg kg-1) e em 100% das amostras de brânquias (1,00 mg kg-1). O Cr foi detectado em 33% das amostras de carcaça (2,75mg kg-1) e brânquias (1,00 mg kg-1) e em 17% das amostras de filé (2,00 mg kg-1). A presença de chumbo foi constatada em 100% das amostras com teores variando entre 20,17 mg kg-1 na carcaça e 7,83 mg kg-1 no filé. A distribuição dos metais Cu, Fe, Zn e Mn no sedimento e na água não sofreram efeito sazonal. O método analítico utilizado não detectou a presença de Cu e Zn na água do reservatório. As variáveis físicas e químicas da água não oscilaram ao longo do ano. O índice de metais pesados calculado para a E. densa respondeu significativamente as oscilações sazonais, sendo que os maiores valores obtidos durante o verão seguidos pela primavera, inverno e outono. Os armados capturados durante o período experimental estavam contaminados pelos metais pesados Cd, Cr e, Pb em níveis acima dos recomendados pela legislação vigente. O índice de contaminação por metais aponta que o fígado é o órgão que mais bioacumulou metais pesados no armado. As deposições de metais pesados no sedimento e na água não sofreram efeito sazonal. A amostragem dos sedimentos, E. densa e raiz da E. crassipes pode indicar a composição da contaminação do ambiente e a E. densa pode ser utilizado como bioindicador em áreas poluídas

A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes. / The areas of cell and molecular biology have accumulated a large number of experimental facts, such as genomic sequences and protein structure. However, this is not sufficient to the understanding of biological systems, even to explain the intricate dynamical interactions between gene expression and anatomical development. In order to characterize and analyze the complexity of the interactions between the genotypes and phenotypes, it is necessary to make use of methods and tools that allow the confrontation between spatio-temporal gene expression and changes in developing anatomy. In this context, the present work proposes a set of computational methods that, based on images containing anatomical and/or gene expression information in two and three dimensions, allow the identification of different geometrical properties in biological samples, so as to characterize and analyze the relationship between anatomy and gene expression. The development of these methods includes intensive use of techniques from image processing and computer visualization. In particular, four geometrical properties are described here: gradient, symmetry, distance and spatial organization. The potential of the proposed methods is illustrated in the analysis of various problems, involving different biological issues and species, including: gene expression and morphological characterization of the heart development in Zebrafish (Danio rerio); morphological characterization of the development of the parasite Echinococcus granulosus; and the analysis of the morphological damage in the retina of the fish Hoplias malabaricus caused by mercurial intoxication. The results obtained in these analyses allowed to infer and describe important proprieties with respect to development, morphology and gene expression patterns of these biological systems. Overall, it is shown that the use of computational methods to identify and analyze, from 2D and 3D images, the spatial patterns of gene expression and its relationship with the morphological development, is becoming an increasingly important tool for the study of the development, providing valuable information about the biological function and interactions among genes.

Einführung Die Prävalenz der alveolären (AE) und zystischen Echinokokkose (CE) in Deutschland nimmt zu, aber die Gesamtzahl der Fälle in den nördlichen und östlichen Bundesländern ist noch immer gering. Betroffene Patienten werden überwiegend in wenigen spezialisierten Zentren in Süddeutschland behandelt, sodass in anderen Regionen Deutschlands bislang nur relativ wenig klinische Erfahrung mit AE und CE vorhanden ist. Ziele Ziel unserer Studie war es, das derzeitige Management von Patienten mit Verdacht auf oder bestätigter Echinokokkose an einem Zentrum der tertiären Versorgungsstufe in einer Niedrigprävalenzregion zu bewerten, um eine Verbesserung des Vorgehens bei Verdacht auf AE/CE bzw. bereits gesicherter Diagnose zu erreichen. Methodik Alle Patienten, die am Universitätsklinikum Leipzig zwischen dem 01.01.2004 und dem 30.09.2018 infektionsserologisch auf Echinokokken untersucht wurden oder die Diagnose „AE“ bzw. „CE“ erhalten hatten, wurden in eine retrospektive Kohortenstudie eingeschlossen. Klinischer Verlauf, bildgebende sowie histopathologische Befunde, Therapiecharakteristika, relevante Begleiterkrankungen und mögliche Risikofaktoren für AE bzw. CE wurden bewertet. Die Datenanalyse umfasste weiter eine zeitlich gestaffelte Prävalenzabschätzung für unser Zentrum sowie Sensitivitäts- und Spezifitätsberechnungen für die durchgeführten serologischen Tests. Ergebnisse Insgesamt wurden 382 Patienten in die Analyse einbezogen. 11 AE- und 7 CE-Fälle wurden identifiziert. Die mittlere Prävalenzrate der AE in dieser Kohorte lag bei 2,9 % und die der CE bei 1,8 %. Bei 4 Patienten war die Diagnose bereits auswärtig gesichert worden und eine gezielte Überweisung zur spezialisierten Behandlung erfolgt. 56 % der Patienten wiesen bekannte Risikofaktoren für CE bzw. AE auf. Mit Ausnahme eines Falls waren alle CE-Fälle Migranten mit ausländischer Herkunft. Die durchgeführten serologischen Tests zeigten für beide Erkrankungen eine Sensitivität von 86 % und eine Spezifität von 91 %. 2 Patienten mit zunächst falsch negativer Diagnose (einer mit AE und einer mit CE) wurden durch ultraschallgestützte Biopsie korrekt diagnostiziert. Alle CE-Fälle und 5 AE-Fälle (45 %) wurden unter Albendazolschutz chirurgisch versorgt. Die restlichen 6 AE-Fälle erhielten eine Langzeitbehandlung mit Albendazol. Es wurden keine Todesfälle infolge Echinokokkose beobachtet. Schlussfolgerungen Sowohl AE als auch CE sind im Großraum Leipzig seltene Erkrankungen, wenngleich ein Anstieg der Fallzahlen an unserem Zentrum zu verzeichnen ist. Aufgrund unterschiedlicher begünstigender Faktoren wie z. B. Zunahme der Migration ist in Zukunftmit einemweiteren Anstieg zu rechnen. Diagnosestellung und Therapiemanagement stellen sowohl für die AE als auch für die CE eine Herausforderung dar und sollten von einem Expertenteam begleitet werden, darunter erfahrene Infektiologen, Bildgebungsspezialisten und versierte hepatobiliäre Chirurgen. Der Aufbau eines deutschen Echinokokkosenetzwerks wäre sinnvoll.

Os estudos de reatividade dos antígenos de líquido hidático de Echinococcus granulosus (Ag LH-Eg) e de líquido vesicular de Taenia crassiceps (Ag LV-Tcra) foram feitos com anticorpos monoclonais (AcMos) anti-E. granulosus e anti-T. crassiceps e amostras humanas por eletroforese em gel de poliacrilamida contendo dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE), Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e immunoblot. O SDS-PAGE mostrou um padrão complexo de proteínas entre 97- e 8-kDa do LH-Eg e 97- e 14-kDa do LV-Tcra. A caracterização dos antígenos com os AcMos por ELISA mostrou que todos os AcMoss anti-E . granulosus reagiram com o antígeno LH-Eg e um deles cruzada mente com o antígeno LV-Tcra. Um dos dois AcMo anti-T . crassiceps reagiu também com o LH-¬Eg. A reatividade do LH-Eg com amostras humanas apresentaram melhores resultados com o cut off média mais dois devios-padrão (M+2DP) e na diluição 1:250. As amostras de hidatidose (Hi) mostraram reatividade máxima (100%) nessa diluição. As amostras neurocisticercose (NC) ensaiadas por ELlSA-LH-Eg, apresentaram reatividade cruzada de 66,5%, teníase (T) 46%, controle negativo (CN) 4% e outras parasitoses (OP) 84,5%. O ELlSA-LV-Tcra mostrou 100% de reatividade com as amostras NC na diluição 1 :50 pelo cut off TgRoc. Com as amostras hidatidose, teníase, outras parasitoses e controle negativo a reatividade foi de 73,5; 61,5; 69 e 2%, respectivamente. Todos os AcMos anti-LH-Eg reconheceram as frações 79-,67- e 8-kDa do Ag LH-Eg e as de 24- e 16-kDa pelo AcMo anti¬-antígeno rAgB. No immunoblot, as amostras humanas reconheceram as frações 79-, 67-, 57-, 43-, 38-kDa e também as específicas (24-, 16-e 8-kDa) para o diagnóstico da hidatidose. As frações responsáveis pela reatividade cruzada foram 79-, 67-e 57¬kDa. Nossos estudos mostraram que é necessária uma melhor abordagem incluindo em estudos futuros a obtenção de antígenos recombinantes, específicos de cada um dos parasitos. / Studies to evaluate the reactivity of the hydatic liquid antigens of Echinococcus granulosus (Ag LH-Eg) and of the vesicular liquid antigens of Taenia crassiceps (Ag LV-Tcra) were conducted using anti-E. granulosus and anti-T . crassiceps monoclonal antibodies (MoAbs), and human sample, through SDS-PAGE, ELISA and immunoblot tests. The SDS-PAGE showed a complex standard of proteins from 97¬to 8-kDa of the LH-Eg and from 97-to 14-kDa of the LV-Tcra. The characterization of antigens with the MoAbs through ELISA showed that ali the anti-E . granulosus MoAbs reacted with the LH-Eg antigen and one of them cross-reacted with the LV¬-Tcra antigen. One of the two anti-T. crassiceps MoAb also reacted with the LH-Eg antigen. The reactivity of the LH-Eg with human samples presented better results with the cut off value representing the mean value plus two standard deviations (M+2DP) and with a dilution of 1:250. The hydatidosis samples (Hi) showed maximum reactivity (100%) with this dilution. When evaluated by the ELlSA-LH-Eg, the neurocysticercosis samples (NC) showed cross-reactivity of 66,5%, the taeniasis (T) showed 46%, the negative control (CN) of 4% and 84,5% for other parasitoses (OP). The NC samples, diluted at 1:50, showed 100% of reactivity in ELlSA-LV-Tcra test with the TgRoc cut off value. Concerning the samples of hydatidosis, taeniasis, other parasitoses and the negative control, reactivity was 73,5; 61,5; 69 and 2%, respectively. Ali the anti-LH-Eg MoAbs recognized the fractions 79- and 67-kDa of the Ag LH-Eg and the 24-and 16-kDa through the rAgB anti-antigen MoAb. By immunoblot, the human samples recognized the fractions 79-, 67-, 57-, 43-, 38-kDa and also the specific ones (24-, 16-and 8-kDa) for diagnosing hydatidosis. The fractions, responsible for the cross-reactivity, were 79-, 67-and 57-kDa. Our study showed that further approaches are needed and should include the obtaining of recombinant antigens, specific for each parasite.

Os estudos de reatividade dos antígenos de líquido hidático de Echinococcus granulosus (Ag LH-Eg) e de líquido vesicular de Taenia crassiceps (Ag LV-Tcra) foram feitos com anticorpos monoclonais (AcMos) anti-E. granulosus e anti-T. crassiceps e amostras humanas por eletroforese em gel de poliacrilamida contendo dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE), Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e immunoblot. O SDS-PAGE mostrou um padrão complexo de proteínas entre 97- e 8-kDa do LH-Eg e 97- e 14-kDa do LV-Tcra. A caracterização dos antígenos com os AcMos por ELISA mostrou que todos os AcMoss anti-E . granulosus reagiram com o antígeno LH-Eg e um deles cruzada mente com o antígeno LV-Tcra. Um dos dois AcMo anti-T . crassiceps reagiu também com o LH-¬Eg. A reatividade do LH-Eg com amostras humanas apresentaram melhores resultados com o cut off média mais dois devios-padrão (M+2DP) e na diluição 1:250. As amostras de hidatidose (Hi) mostraram reatividade máxima (100%) nessa diluição. As amostras neurocisticercose (NC) ensaiadas por ELlSA-LH-Eg, apresentaram reatividade cruzada de 66,5%, teníase (T) 46%, controle negativo (CN) 4% e outras parasitoses (OP) 84,5%. O ELlSA-LV-Tcra mostrou 100% de reatividade com as amostras NC na diluição 1 :50 pelo cut off TgRoc. Com as amostras hidatidose, teníase, outras parasitoses e controle negativo a reatividade foi de 73,5; 61,5; 69 e 2%, respectivamente. Todos os AcMos anti-LH-Eg reconheceram as frações 79-,67- e 8-kDa do Ag LH-Eg e as de 24- e 16-kDa pelo AcMo anti¬-antígeno rAgB. No immunoblot, as amostras humanas reconheceram as frações 79-, 67-, 57-, 43-, 38-kDa e também as específicas (24-, 16-e 8-kDa) para o diagnóstico da hidatidose. As frações responsáveis pela reatividade cruzada foram 79-, 67-e 57¬kDa. Nossos estudos mostraram que é necessária uma melhor abordagem incluindo em estudos futuros a obtenção de antígenos recombinantes, específicos de cada um dos parasitos. / Studies to evaluate the reactivity of the hydatic liquid antigens of Echinococcus granulosus (Ag LH-Eg) and of the vesicular liquid antigens of Taenia crassiceps (Ag LV-Tcra) were conducted using anti-E. granulosus and anti-T . crassiceps monoclonal antibodies (MoAbs), and human sample, through SDS-PAGE, ELISA and immunoblot tests. The SDS-PAGE showed a complex standard of proteins from 97¬to 8-kDa of the LH-Eg and from 97-to 14-kDa of the LV-Tcra. The characterization of antigens with the MoAbs through ELISA showed that ali the anti-E . granulosus MoAbs reacted with the LH-Eg antigen and one of them cross-reacted with the LV¬-Tcra antigen. One of the two anti-T. crassiceps MoAb also reacted with the LH-Eg antigen. The reactivity of the LH-Eg with human samples presented better results with the cut off value representing the mean value plus two standard deviations (M+2DP) and with a dilution of 1:250. The hydatidosis samples (Hi) showed maximum reactivity (100%) with this dilution. When evaluated by the ELlSA-LH-Eg, the neurocysticercosis samples (NC) showed cross-reactivity of 66,5%, the taeniasis (T) showed 46%, the negative control (CN) of 4% and 84,5% for other parasitoses (OP). The NC samples, diluted at 1:50, showed 100% of reactivity in ELlSA-LV-Tcra test with the TgRoc cut off value. Concerning the samples of hydatidosis, taeniasis, other parasitoses and the negative control, reactivity was 73,5; 61,5; 69 and 2%, respectively. Ali the anti-LH-Eg MoAbs recognized the fractions 79- and 67-kDa of the Ag LH-Eg and the 24-and 16-kDa through the rAgB anti-antigen MoAb. By immunoblot, the human samples recognized the fractions 79-, 67-, 57-, 43-, 38-kDa and also the specific ones (24-, 16-and 8-kDa) for diagnosing hydatidosis. The fractions, responsible for the cross-reactivity, were 79-, 67-and 57-kDa. Our study showed that further approaches are needed and should include the obtaining of recombinant antigens, specific for each parasite.