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Type: Tese
Title: Papel da microbiota disbiótica no metabolismo de triptofano pelo hospedeiro e seu impacto na infecção pulmonar por pseudomonas aeruginosa
Authors: Camila Bernardo de Brito
First Advisor: Daniele da Glória de Souza
First Co-advisor: Caio Tavares Fagundes
First Referee: Daniel de Assis Santos
Second Referee: Marco Aurélio Ramirez Vinolo
Third Referee: Luciana Pádua Tavares
metadata.dc.contributor.referee4: Lirlândia Pires de Souza
Abstract: A Pseudomonas aeruginosa é um microrganismo oportunista que acomete principalmente pacientes hospitalizados e com uso prévio de antimicrobianos de amplo espectro. O uso prolongado de antimicrobianos está associado a quadros de disbiose que, por sua vez, está associada a alteração dos níveis intestinais e sistêmicos de metabólitos produzidos pela microbiota intestinal, dentre eles, os metabólitos do triptofano. O triptofano é um aminoácido essencial adquirido pela dieta e seu catabolismo é realizado pela microbiota intestinal, gerando derivados de indol, e pelo hospedeiro, gerando as quinurenina, dentre outros catabólitos, pela ação da enzima indolamina-2,3-dioxigenase 1 (IDO1). Estes catabólitos funcionam como agonistas do receptor de hidrocarbonetos aromáticos (AhR), que desempenha diversas funções imunomoduladoras. O objetivo desse trabalho é avaliar se a disbiose intestinal interfere no metabolismo de triptofano e se isso tem impacto na infecção pulmonar por Pseudomonas aeruginosa. Para isso, induzimos a disbiose em camundongos selvagens (WT) e deficientes para a enzima IDO1 (IDO1-/- ) e deficientes para o receptor AHR (AHR-/- ) com um coquetel de antimicrobianos, por 14 dias, quando os animais foram inoculados pela via intranasal com P. aeruginosa (PAO1 ou PA103). Camundongos que receberam os antimicrobianos apresentaram disbiose intestinal com redução de bactérias totais, incluindo bactérias produtoras de indol. A disbiose foi acompanhada do aumento da concentração sérica de triptofano e da redução da concentração de quinurenina, indicando uma alteração do metabolismo de triptofano pela via da IDO1. Ainda, camundongos disbióticos infectados apresentaram maior letalidade quando comparados a camundongos eubióticos, bem como maior carga bacteriana no lavado broncoalveolar (BAL). Após a infecção, camundongos disbióticos apresentaram maior acúmulo de quinurenina no pulmão e maior expressão e ativação do receptor AHR. Por meio do uso de antagonista de AHR ou animais deficientes para o receptor (AHR-/- ) observamos que a ausência da ativação de AHR em animais disbióticos resultou em menor carga bacteriana quando comparado a animais disbióticos que receberam veículo. De maneira interessante, camundongos (IDO1-/- ) ou animais tratados com um inibidor de IDO1 também se mostraram resistentes à infecção, mesmo após indução da disbiose. Além disso, macrófagos alveolares de camundongos IDO1-/- e AHR-/- disbióticos apresentaram maior capacidade fagocítica quando comparados às células de animais WT disbióticos. Assim, podemos concluir que a disbiose induzida pelo tratamento prolongado com antimicrobianos interfere no metabolismo de triptofano, resultando em maior susceptibilidade à infecção por P. aeruginosa. Essa maior susceptibilidade de animais disbióticos está associada a uma maior atividade da enzima IDO1, levando ao acúmulo de quinurenina e maior ativação do receptor AHR, inibindo assim a fagocitose da Pseudomonas aeruginosa
Abstract: Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic microorganism that affects mainly hospitalized patients who previously used broad spectrum antimicrobials. Prolonged use of antimicrobials is associated with changes in intestinal and systemic levels of metabolites produced by the intestinal microbiota, including tryptophan metabolites. Tryptophan is an essential amino acid supplied by diet. It is catabolized by the intestinal microbiota to indole derivatives, and by the host, generating kynurenines among other catabolites, through the activity of the indoleamine-2,3-dioxygenase 1 (IDO1) enzyme. These catabolites are agonists of the aromatic hydrocarbon receptor (AHR), which exerts various immunomodulatory functions. The aim of this study is to evaluate whether intestinal dysbiosis alters tryptophan metabolism and if this metabolic shift plays any role in the susceptibility to pulmonary infection by Pseudomonas aeruginosa. For this, we induced dysbiosis in wild type (WT) and mice deficient for the IDO1 enzyme (IDO1-/- ) or for the AHR receptor (AHR-/- ) with an antimicrobial cocktail for 14 days, when animals were inoculated intranasally with P. aeruginosa (PAO1 or PA103 strains). Mice that received antimicrobials had intestinal dysbiosis with reduced total bacteria, including indole-producing bacteria. Dysbiosis was accompanied by increased serum tryptophan concentration and decreased kynurenine concentration, indicating a change in tryptophan metabolism. Furthermore, infected dysbiotic mice showed higher lethality rates when compared to eubiotic mice, as well as higher bacterial load in the bronchoalveolar lavage (BAL). Also, dysbiotic mice presented increased in kynurenine amounts in the lung after infection. Interestingly, dysbiosis was able to induce increased AHR expression and activation. Using an AHR antagonist and AHR knockout mice we observed that the absence of AHR activation in dysbiotic animals resulted in lower bacterial load when compared to dysbiotic animals that received vehicle. Interestingly, IDO1-/- mice or animals treated with an IDO1 inhibitor were resistant to infection even after induction of dysbiosis. Thus, it can be concluded that dysbiosis resulting from prolonged antimicrobial treatment interferes with tryptophan metabolism, resulting in greater susceptibility to P. aeruginosa infection. This increased susceptibility of dysbiotic animals is associated with increased IDO1 enzyme activity, heightened kynurenine accumulation and greater AHR receptor activation, disrupting Pseudomonas aeruginosa phagocytosis
Subject: Microbiologia
Microbiota
Inflamação
Triptofano
Pneumonia
Pseudomonas aeruginosa
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/51334
Issue Date: 27-Apr-2022
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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