Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-05-19T19:59:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloColesterolMycobacterium.pdf: 1572903 bytes, checksum: 457e2b33249b8d202ab48fe3a91ebeca (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-05-20T17:42:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloColesterolMycobacterium.pdf: 1572903 bytes, checksum: 457e2b33249b8d202ab48fe3a91ebeca (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-20T17:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloColesterolMycobacterium.pdf: 1572903 bytes, checksum: 457e2b33249b8d202ab48fe3a91ebeca (MD5) Previous issue date: 2015 / A parede celular micobacteriana é uma característica marcante do gênero Mycobacterium, apresentando lipídios e glicoconjugados bioativos, como fosfatidilinositol manosídeos (PIMs), lipomanana (LM) e lipoarabinomanana (LAM). A infecção crônica no interior de macrófagos pulmonares é relacionada com o acúmulo de colesterol na célula hospedeira, conferindo uma fonte alternativa de energia e carbono para o bacilo manter suas funções fisiológicas. Com base na atividade imunomoduladora desses glicoconjugados e na adaptação em outro ambiente no interior da célula hospedeira infectada, propomos investigar a possível modulação da biossíntese de LM/LAM em Mycobacterium smegmatis (saprofítico), após o cultivo em meio mínimo (MM) suplementado com glicerol e/ou colesterol. Como resultados, obtivemos que o bacilo, mesmo sendo saprofítico, foi capaz de acumular colesterol e influenciar na fisiologia bacteriana por apresentar um crescimento lento com densidade bacteriana comprometida. Além disso, o colesterol diminuiu o acúmulo de PIMs e promoveu mudanças morfológicas e de agregação bacteriana, mesmo mantendo a parede celular com sua característica físico-química específica (resistência a descoloração por álcool e ácido). A mudança mais marcante induzida pelo consumo do colesterol foi na biossíntese de LAM, que apresentou migração eletroforética diferenciada, compatível às massas moleculares maiores, assemelhando-se a de bacilos não saprofíticos (de 25 – 30 KDa para 30 – 50 KDa). Estes resultados mostram que o colesterol, quando utilizado como principal alternativa de fonte de energia e carbono, pode induzir mudanças fisiológicas em micobactérias, principalmente na biossíntese de LAM, uma das principais moléculas imunoreguladoras presente na parede celular. Estes dados sugerem que micobactérias podem sofrer mudanças semelhantes no interior de granulomas, e que estas mudanças podem ajudar na evolução da tuberculose para a forma crônica multibacilar, marcada por um aspecto imunodeficiente contra o bacilo. / Mycobacterial cell wall is a hallmark of Mycobacterium genus, constituted of bioactive lipids and glycoconjugates: phosphatidylinositol mannoside (PIMs), lipomannan (LM) and lipoarabinomannan (LAM). The chronic infection inside lung macrophages is related with cholesterol accumulation into host cells as an alternative source of carbon and energy to maintain the bacilli with its physiological functions. To understand the activity of these immunomodulatory glycoconjugates during adaptation under the unusual environment inside the host infected cells, the present work propose to investigate the possible modulation of LM/LAM biosynthesis in Mycobacterium smegmatis (saprophytic) after culture in minimal medium (MM), supplemented with glycerol and/or cholesterol. Our results showed that saprophytic bacilli are able to accumulate the cholesterol and change the bacterial physiology due to slow growth and restrict cell density. Furthermore, the cholesterol consumption decreased the accumulation of PIMs and promoted morphological changes and bacterial aggregates, even maintaining the cell wall with its specific physic-chemistry characteristic (alcohol-acid resistance). The most impressive change after cholesterol consumption was the LAM biosynthesis, which showed distinct electrophoresis migration, compatible to high molecular weight of LAM from non-saprophytic bacilli (from 25 – 30 KDa to 30 – 50 KDa). These results showed that cholesterol consumption, when utilized as principal alternative of carbon and energy source, is able to induce physiological changes in mycobacteria, mainly in LAM biosynthesis, one of the most immunoregulatory molecules of cell wall. Ours data suggest that similar changes in mycobacteria may occur inside the granuloma, and that changes may help the evolution of tuberculosis to chronic and multibacillary form, hallmarked by immunodeficient aspect against the bacilli.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O diagnóstico da hanseníase neural pura baseia-se em dados clínicos e laboratoriais do paciente, incluindo a histopatologia de espécimes de biópsia de nervo e detecção de DNA de Mycobacterium leprae (M. leprae) pelo PCR. Como o exame histopatológico e a técnica PCR podem não ser suficientes para confirmar o diagnóstico, a imunomarcação de lipoarabinomanana (LAM) e/ou Glicolipídio fenólico 1 (PGL1) - componentes de parede celular de M. leprae foi utilizada na primeira etapa deste estudo, na tentativa de detectar qualquer presença vestigial do M. leprae em amostras de nervo sem bacilos. Além disso, sabe-se que a lesão do nervo na hanseníase pode diretamente ser induzida pelo M. leprae nos estágios iniciais da infecção, no entanto, os mecanismos imunomediados adicionam severidade ao comprometimento da função neural em períodos sintomáticos da doença. Este estudo investigou também a expressão imuno-histoquímica de marcadores envolvidos nos mecanismos de patogenicidade do dano ao nervo na hanseníase. Os imunomarcadores selecionados foram: quimiocinas CXCL10, CCL2, CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD45RO, CD68, HLA-DR, e metaloproteinases 2 e 9. O estudo foi desenvolvido em espécimes de biópsias congeladas de nervo coletados de pacientes com HNP (n=23 / 6 BAAR+ e 17 BAAR - PCR +) e pacientes diagnosticados com outras neuropatias (n=5) utilizados como controle. Todas as amostras foram criosseccionadas e submetidas à imunoperoxidase. Os resultados iniciais demonstraram que as 6 amostras de nervos BAAR+ são LAM+/PGL1+. Já entre as 17 amostras de nervos BAAR-, 8 são LAM+ e/ou PGL1+. Nas 17 amostras de nervos BAAR-PCR+, apenas 7 tiveram resultados LAM+ e/ou PGL1+. A detecção de imunorreatividade para LAM e PGL1 nas amostras de nervo do grupo HNP contribuiu para a maior eficiência diagnóstica na ausência recursos a diagnósticos moleculares. Os resultados da segunda parte deste estudo mostraram que foram encontradas imunoreatividade para CXCL10, CCL2, MMP2 e MMP9 nos nervos da hanseníase, mas não em amostras de nervos com outras neuropatias. Além disso, essa imunomarcação foi encontrada predominantemente em células de Schwann e em macrófagos da população celular inflamatória nos nervos HNP. Os outros marcadores de ativação imunológica foram encontrados em leucócitos (linfócitos T e macrófagos) do infiltrado inflamatório encontrados nos nervos. A expressão de todos os marcadores, exceto CXCL10, apresentou associação com a fibrose, no entanto, apenas a CCL2, independentemente dos outros imunomarcadores, estava associada a esse excessivo depósito de matriz extracelular. Nenhuma diferença na frequência da imunomarcação foi detectada entre os subgrupos BAAR+ e BAAR-, exceção feita apenas às células CD68+ e HLA-DR+, que apresentaram discreta diferença entre os grupos BAAR + e BAAR- com granuloma epitelioide. A expressão de MMP9 associada com fibrose é consistente com os resultados anteriores do grupo de pesquisa. Estes resultados indicam que as quimiocinas CCL2 e CXCL10 não são determinantes para o estabelecimento das lesões com ou sem bacilos nos em nervo em estágios avançados da doença, entretanto, a CCL2 está associada com o recrutamento de macrófagos e com o desenvolvimento da fibrose do nervo na lesão neural da hanseníase. / The diagnosis of pure neural leprosy (PNL) is based on clinical and laboratory data, including the histopathology of nerve biopsy specimens and detection of M. leprae DNA by polymerase chain reaction (PCR). Given that histopathological examination and PCR methods may not be sufficient to confirm diagnosis, immunolabeling of lipoarabinomanan (LAM) and/or phenolic glycolipid 1 (PGL1) M. leprae wall components were utilized in the first step of this investigation in an attempt to detect any vestigial presence of M. leprae in AFB- nerve samples. Furthermore, its well known that nerve damage in leprosy can be directly induced by Mycobacterium leprae in the early stages of infection; however, immunomediated mechanisms add gravity to the impairment of neural function in symptomatic periods of the disease. Therefore, this study also investigated the immunohistochemical expression of immunomarkers involved in the pathogenic mechanisms of leprosy nerve damage. These markers selected were CXCL10, CCL2 chemokines and CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD45RO, CD68, HLA-DR, metalloproteinases 2 and 9 in nerve biopsy specimens collected from leprosy (23) and nonleprosy patients (5) suffering peripheral neuropathy. Twenty-three PNL nerve samples (6 AFB+ and 17 AFB-PCR+) were cryosectioned and submitted to LAM and PGL1 immunohistochemical staining by immunoperoxidase; 5 nonleprosy nerve samples were used as controls. The 6 AFB-positive samples showed LAM/PGL1 immunoreactivity. Among the 17 AFB- samples, only 8 revealed LAM and/or PGL1 immunoreactivity. In 17 AFB-PCR+ patients, just 7 had LAM and/or PGL1-positive nerve results. In the PNL cases, the detection of immunolabeled LAM and PGL1 in the nerve samples would have contributed to enhanced diagnostic efficiency in the absence of molecular diagnostic facilities. The results of the second part of this study showed that CXCL10-, CCL2-, MMP2- and MMP9-immunoreactivities were found in the leprosy nerves but not in nonleprosy samples. Immunolabeling was predominantly found in recruited macrophages and Schwann cells composing the inflammatory cellular population in the leprosy-affected nerves. The immunohistochemical expression of all the markers, but CXCL10, was associated with fibrosis; however, only CCL2 was, independently from the other markers, associated with this excessive deposit of extracellular matrix. No difference in the frequency of the immunolabeling was detected between the AFB+ and AFB- leprosy subgroups of nerves, exception made to some statistical tendency to difference in regard to CD68+ and HLA-DR+ cells in the AFB- nerves exhibiting epithelioid granuloma. MMP9 expression associated with fibrosis is consistent with previous results of this research group. The findings conveys the idea that CCL2 and CXCL10 chemokines at least in advanced stages of leprosy nerve lesions are not determinant for the establishment of AFB+ or AFB- leprosy lesions, however, CCL2 is associated with macrophage recruitment and fibrosis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O diagnóstico da hanseníase neural pura baseia-se em dados clínicos e laboratoriais do paciente, incluindo a histopatologia de espécimes de biópsia de nervo e detecção de DNA de Mycobacterium leprae (M. leprae) pelo PCR. Como o exame histopatológico e a técnica PCR podem não ser suficientes para confirmar o diagnóstico, a imunomarcação de lipoarabinomanana (LAM) e/ou Glicolipídio fenólico 1 (PGL1) - componentes de parede celular de M. leprae foi utilizada na primeira etapa deste estudo, na tentativa de detectar qualquer presença vestigial do M. leprae em amostras de nervo sem bacilos. Além disso, sabe-se que a lesão do nervo na hanseníase pode diretamente ser induzida pelo M. leprae nos estágios iniciais da infecção, no entanto, os mecanismos imunomediados adicionam severidade ao comprometimento da função neural em períodos sintomáticos da doença. Este estudo investigou também a expressão imuno-histoquímica de marcadores envolvidos nos mecanismos de patogenicidade do dano ao nervo na hanseníase. Os imunomarcadores selecionados foram: quimiocinas CXCL10, CCL2, CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD45RO, CD68, HLA-DR, e metaloproteinases 2 e 9. O estudo foi desenvolvido em espécimes de biópsias congeladas de nervo coletados de pacientes com HNP (n=23 / 6 BAAR+ e 17 BAAR - PCR +) e pacientes diagnosticados com outras neuropatias (n=5) utilizados como controle. Todas as amostras foram criosseccionadas e submetidas à imunoperoxidase. Os resultados iniciais demonstraram que as 6 amostras de nervos BAAR+ são LAM+/PGL1+. Já entre as 17 amostras de nervos BAAR-, 8 são LAM+ e/ou PGL1+. Nas 17 amostras de nervos BAAR-PCR+, apenas 7 tiveram resultados LAM+ e/ou PGL1+. A detecção de imunorreatividade para LAM e PGL1 nas amostras de nervo do grupo HNP contribuiu para a maior eficiência diagnóstica na ausência recursos a diagnósticos moleculares. Os resultados da segunda parte deste estudo mostraram que foram encontradas imunoreatividade para CXCL10, CCL2, MMP2 e MMP9 nos nervos da hanseníase, mas não em amostras de nervos com outras neuropatias. Além disso, essa imunomarcação foi encontrada predominantemente em células de Schwann e em macrófagos da população celular inflamatória nos nervos HNP. Os outros marcadores de ativação imunológica foram encontrados em leucócitos (linfócitos T e macrófagos) do infiltrado inflamatório encontrados nos nervos. A expressão de todos os marcadores, exceto CXCL10, apresentou associação com a fibrose, no entanto, apenas a CCL2, independentemente dos outros imunomarcadores, estava associada a esse excessivo depósito de matriz extracelular. Nenhuma diferença na frequência da imunomarcação foi detectada entre os subgrupos BAAR+ e BAAR-, exceção feita apenas às células CD68+ e HLA-DR+, que apresentaram discreta diferença entre os grupos BAAR + e BAAR- com granuloma epitelioide. A expressão de MMP9 associada com fibrose é consistente com os resultados anteriores do grupo de pesquisa. Estes resultados indicam que as quimiocinas CCL2 e CXCL10 não são determinantes para o estabelecimento das lesões com ou sem bacilos nos em nervo em estágios avançados da doença, entretanto, a CCL2 está associada com o recrutamento de macrófagos e com o desenvolvimento da fibrose do nervo na lesão neural da hanseníase. / The diagnosis of pure neural leprosy (PNL) is based on clinical and laboratory data, including the histopathology of nerve biopsy specimens and detection of M. leprae DNA by polymerase chain reaction (PCR). Given that histopathological examination and PCR methods may not be sufficient to confirm diagnosis, immunolabeling of lipoarabinomanan (LAM) and/or phenolic glycolipid 1 (PGL1) M. leprae wall components were utilized in the first step of this investigation in an attempt to detect any vestigial presence of M. leprae in AFB- nerve samples. Furthermore, its well known that nerve damage in leprosy can be directly induced by Mycobacterium leprae in the early stages of infection; however, immunomediated mechanisms add gravity to the impairment of neural function in symptomatic periods of the disease. Therefore, this study also investigated the immunohistochemical expression of immunomarkers involved in the pathogenic mechanisms of leprosy nerve damage. These markers selected were CXCL10, CCL2 chemokines and CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD45RO, CD68, HLA-DR, metalloproteinases 2 and 9 in nerve biopsy specimens collected from leprosy (23) and nonleprosy patients (5) suffering peripheral neuropathy. Twenty-three PNL nerve samples (6 AFB+ and 17 AFB-PCR+) were cryosectioned and submitted to LAM and PGL1 immunohistochemical staining by immunoperoxidase; 5 nonleprosy nerve samples were used as controls. The 6 AFB-positive samples showed LAM/PGL1 immunoreactivity. Among the 17 AFB- samples, only 8 revealed LAM and/or PGL1 immunoreactivity. In 17 AFB-PCR+ patients, just 7 had LAM and/or PGL1-positive nerve results. In the PNL cases, the detection of immunolabeled LAM and PGL1 in the nerve samples would have contributed to enhanced diagnostic efficiency in the absence of molecular diagnostic facilities. The results of the second part of this study showed that CXCL10-, CCL2-, MMP2- and MMP9-immunoreactivities were found in the leprosy nerves but not in nonleprosy samples. Immunolabeling was predominantly found in recruited macrophages and Schwann cells composing the inflammatory cellular population in the leprosy-affected nerves. The immunohistochemical expression of all the markers, but CXCL10, was associated with fibrosis; however, only CCL2 was, independently from the other markers, associated with this excessive deposit of extracellular matrix. No difference in the frequency of the immunolabeling was detected between the AFB+ and AFB- leprosy subgroups of nerves, exception made to some statistical tendency to difference in regard to CD68+ and HLA-DR+ cells in the AFB- nerves exhibiting epithelioid granuloma. MMP9 expression associated with fibrosis is consistent with previous results of this research group. The findings conveys the idea that CCL2 and CXCL10 chemokines at least in advanced stages of leprosy nerve lesions are not determinant for the establishment of AFB+ or AFB- leprosy lesions, however, CCL2 is associated with macrophage recruitment and fibrosis.