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Tipo do documento: Tese
Título: Avaliação da influência de OxyR na resposta ao estresse e na virulência de Corynebacterium diphtheriae
Título(s) alternativo(s): Influence of OxyR in stress response and virulence of Corynebacterium diphtheriae
Autor: Cappelli, Elisabete Alves 
Primeiro orientador: Guaraldi, Ana Luíza de Mattos
Primeiro coorientador: Saliba, Alessandra Mattos
Primeiro membro da banca: Rosa Ignacio, Ana Cláudia de Paula
Segundo membro da banca: Valente, Raphael do Carmo
Terceiro membro da banca: Gomes, Débora Leandro Rama
Quarto membro da banca: Vieira, Verônica Viana
Resumo: Corynebacterium diphtheriae, principal agente etiológico da difteria, vem sendo relacionado com quadros de infecções invasivas, independentemente da produção da toxina diftérica. Além disso, quadros de difteria clássica têm sido reportados mesmo em pacientes imunizados. Estes fatos sugerem que outros mecanismos de virulência, além da toxina, estejam envolvidos na patogenicidade deste microrganismo. Diversos mecanismos de sobrevivência e disseminação dos microrganismos, no hospedeiro e no ambiente, contribuem para a patogênese das infecções bacterianas. Dentre estes, aqueles envolvidos na resposta a situações de estresse ainda permanecem incompreendidos em C. diphtheriae. Diante disso, este estudo teve como objetivo investigar o papel do regulador transcricional OxyR, já descrito como importante regulador envolvido na resistência e virulência de outras espécies bacterianas, na patogênese de C. diphtheriae. Neste sentido, a cepa parental CDC-E8392 e a cepa mutante (LDCIC-L2), incapaz de produzir OxyR, foram comparadas quanto à expressão gênica e a capacidade de sobrevivência em condições de estresse. Além disso, foram comparadas quanto ao seu potencial patogênico, a partir de ensaios de interação celular, de formação de biofilme, de interação com proteínas plasmáticas e de matriz extracelular, e de infecção em modelos in vivo em nematódeo C. elegans e em camundongos. Os resultados indicaram que OxyR regula negativamente a expressão de catalase e a resposta ao H2O2, e parece estar envolvido também na expressão de cspA e na resistência ao estresse oxidativo gerado pelo ozônio. A cepa mutante apresentou uma redução significativa na capacidade de ligação à fibronectina, ao colágeno e ao fibrinogênio. A influência do OxyR nas propriedades de virulência de C. diphtheriae também foi evidenciada pela maior capacidade desse mutante em sobreviver no compartimento intracitoplasmático de células epiteliais humanas e macrófago e por, aparentemente, levar a um processo inflamatório mais evidente em articulação de membro posterior em camundongos. Ademais, apesar da infecção por ambas as cepas de C. diphtheriae, levar a uma produção aumentada de ERO e ERN pelas células epiteliais respiratórias, aquelas infectadas pela cepa mutante produziram significativamente mais NO do que as infectadas pela selvagem. No entanto, a interrupção do OxyR não induziu diferença significativa na formação de biofilme em superfícies abióticas hidrofílicas (vidro) e hidrofóbicas (poliestireno), em presença e ausência de ferro, e nos perfis de susceptibilidade a doze agentes antimicrobianos testados. Além disso, o OxyR parece não influenciar na patogenicidade em C. elegans, uma vez que não houve diferença significativa nos ensaios de colonização e morte do nematodo pelas cepas de C. diphtheriae analisadas, embora, tenha sido observado uma maior formação do efeito bagging em vermes infectados pela cepa mutante. Infere-se, portanto, que os efeitos do sistema OxyR sobre a virulência de C. diphtheriae parecem, não estar exclusivamente relacionados com a regulação de genes de resistência ao estresse, mas também a outros processos clinicamente relevantes que permitem a este patógeno permanecer nos tecidos do hospedeiro, independentemente das respostas inflamatória e celular do sistema imune.
Abstract: Corynebacterium diphtheriae, the major etiological agent of diphtheria, has been associated to invasive infections, regardless of diphtheria toxin production. This fact suggests that others virulence factors, besides to the diphtheria toxin production, are involved in the pathogenicity of this microorganism. Several mechanisms of survival and dissemination of the microorganism, both in the host and in the environment, contribute to the bacterial infections pathogenesis. Amongst the pathogenic mechanisms, the response of C. diphtheriae to different stress responses still remain misunderstood. The aim of this study was to investigate the role of the OxyR, already described as an important regulator involved in the resistance and virulence of other bacterial species, in the C. diphtheriae pathogenesis. Therefore, the parental strains CDC-E8392 and the mutant (LDCIC-L2), unable to produce OxyR, were compared for gene expression and survival ability under stress conditions. In addition, both strains were compared for their pathogenic potential, through interaction with epithelial cells and macrophages, biofilm formation, interaction with plasma and extracellular matrix proteins assays and in vivo infection to C. elegans nematodes and in Swiss Webster mice. The results indicated that OxyR regulates negatively the catalase expression and response to H2O2. The interruption of expression of OxyR also modulated the expression of cspA and the resistance to oxidative stress generated by ozone. The mutant strain showed a significant reduction in the capacity of binding to fibronectin, collagen and fibrinogen. The influence of OxyR on the virulence properties of C. diphtheriae was also evidenced by ability of the mutant strain to survive in the intracytoplasmic compartment of human epithelial cells and macrophage and to induce a more evident inflammatory process in knee joint in mice. In addition, despite the cellular infection of respiratory cells by C. diphtheriae strains lead to increased production of ROS and RNS, the OxyR– mutant strain induced a significantly higher production of NO than the cells infected with the wild type strain. However, interruption of OxyR did not induce a significant difference in both biofilm formation on hydrophilic (glass) and hydrophobic (polystyrene) abiotic surfaces, in the presence or absence of iron, and in the susceptibility profiles to antimicrobial agents. Futhermore, OxyR seem not to influence the pathogenicity of C. diphtheriae in C. elegans, since there was no significant difference in the nematode colonization and death assays with the strains analyzed, although a greater formation of the bagging effect has been observed in worms infected by the mutant strain. In conclusion, OxyR effects on C. diphtheriae virulence seem not to be solely related to the regulation of both oxidative and cold shock stress response, but are also associated with other clinically relevant processes that allow this pathogen to persist in the host tissues, despite inflammatory and cellular responses.
Palavras-chave: C. diphtheriae
OxyR
Oxidative stress
Stress
Virulence
Biofilm
C. diphtheriae
OxyR
Estresse oxidativo
Estresse térmico
Virulência
Biofilme
Área(s) do CNPq: CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA::MICROBIOLOGIA MEDICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro Biomédico::Faculdade de Ciências Médicas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Citação: CAPPELLI, Elisabete Alves. Avaliação da influência de OxyR na resposta ao estresse e na virulência de Corynebacterium diphtheriae. 2018. 127 f. Tese (Doutorado em Microbiologia) – Faculdade de Ciências Médicas, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20207
Data de defesa: 16-Ago-2018
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Médicas

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