Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/74019
Type: Tese
Title: Avaliação do potencial patogênico in vitro e in vivo de linhagens de Pseudogymnoascus spp., Aspergillus thermomutatus e Rhodotorula mucilaginosa presentes em ecossistemas da Antártica
Other Titles: Assessment of the in vitro and in vivo pathogenic potential of strains of Pseudogymnoascus spp., Aspergillus thermomutatus and Rhodotorula mucilaginosa present in Antarctic ecosystems
Authors: Eldon Carlos Queres Gomes
First Advisor: Luiz Henrique Rosa
metadata.dc.contributor.advisor2: Vívian Nicolau Gonçalves
First Co-advisor: Marliete Carvalho da Costa
First Referee: Nalu Teixeira de Aguiar Peres
Second Referee: Mariana de Lourdes Almeida Vieira
Third Referee: Rafael Wesley Bastos
metadata.dc.contributor.referee4: Rachel Basques Caligiorne
Abstract: Considerado um ambiente extremo, a Antártica possui características limítrofes de sobrevivência para maioria dos seres vivos, porém alguns micro-organismos, entre os quais se destacam os fungos, conseguem colonizar e ocupar seus diferentes ecossistemas. Diante da diversidade da comunidade de fungos atualmente conhecida, apenas uma pequena parte é relatada como patogênica para humanos. Entretanto, alguns trabalhos vêm demonstrando que nos diferentes ecossistemas extremos da Antártica, gêneros e espécies conhecidos como patogênicos para humanos e animais vêm sendo reportados, os quais demonstraram patogenicidade em ensaios in vitro. Dentre estes fungos, estão aqueles dos gêneros Pseudogymnoascus, Aspergillus e Rhodotorula. O gênero Pseudogymnoascus abriga entre suas espécies Pseudogymnoascus destructans, a qual é psicrofílica, patogênica e responsável por reduzir a população de morcegos por meio da Síndrome do Nariz-branco nos Estados Unidos, na Europa e na Ásia Paleártica. Muitas linhagens de Pseudogymnoascus antárticos reportadas tem apresentado alta similaridade genética com P. destructans. O gênero Aspergillus é ubíquo e frequentemente encontrado nos mais variados substratos na Antártica, apresenta características que auxiliam sua sobrevivência em condições extremas. Rhodotorula mucilaginosa também é encontrada na Antártica, a qual vem sendo considerada um patógeno oportunista emergente de humanos e animais. Considerando alguns fatores como: (i) a ocorrência desses fungos oportunistas de humanos e animais nos ecossistemas antárticos, os quais em condições normais estariam aprisionados em seus diferentes substratos/habitats que colonizam devido ao frio/congelamento e (ii) o efeito das mudanças climáticas na região, principalmente o aumento gradual da temperatura nas últimas décadas, chama-se a atenção para a possibilidade desses substratos poderem se descongelar e liberar tais espécies com potencial patogênico para fora da Antártica. Desta forma, esta tese teve como objetivo avaliar o potencial patogênico de linhagens de Pseudogymnoascus spp., e das espécies Aspergillus thermomutatus e R. mucilaginosa obtidos de solo, talos de liquens e permafrost da Antártica por meio de experimentos in vitro e in vivo. Para isso, foram executados nove testes de fatores de virulência in vitro para determinar a patogenicidade dos fungos antárticos. Dos 11 isolados de Pseudogymnoascus spp. testados, Pseudogymnoascus sp. UFMG 8532 apresentou atividade hemolítica, crescimento em diferentes pH, produção enzimas hidrolíticas (fosfolipase e esterase) e esporos com capacidade de penetrar os alvéolos pulmonares. Aspergillus thermomutatus UFMGCB 17415 apresentou atividade hemolítica, crescimento em diferentes pH, crescimento a 45 °C e produção de enzimas hidrolíticas (fosfolipase e proteinase) e R. mucilaginosa UFMGCB 17448 e 17473 atividade hemolítica, crescimento em diferentes pH, crescimento a 50 °C e produção de enzimas hidrolíticas (esterase e fosfolipase). Devido ao amplo espectro de atividades in vitro, Pseudogymnoascus sp. UFMG 8532, A. thermomutatus UFMGCB 17415 e R. mucilaginosa UFMGCB 17448 e 17473 foram submetidos aos testes in vivo de patogenicidade utilizando os modelos Tenebrio molitor e camundongos BALB/c. O isolado Pseudogymnoascus sp. UFMGCB 8532 matou 100% das larvas de T. Molitor em 1 dia; A. thermomutatus UFMGCB 17415 provocou a morte de todas as larvas em seis dias, R. mucilaginosa UFMGCB 17473 apresentou letalidade de aproximadamente 75% no primeiro dia, evoluindo para 100% no terceiro dia. Já o isolado R. mucilaginosa UFMGCB 17448 apresentou letalidade próxima de 40% no primeiro dia, evoluindo para 100% ao final de (4) quatro dias. No modelo utilizando camundongos BALB/c avaliou-se sobrevivência, comportamento e recuperação da carga fúngica inoculada nos animais. Para todos os isolados testados constatou-se a possibilidade de causar doença nos camundongos, provocar oscilações no peso, comportamento motor, função e reflexo sensorial e por fim alterações no estado psiquiátrico de todos os animais. Desta forma, os isolados de Pseudogymnoascus sp. UFMGCB 8532, A. thermomutatus UFMGCB 17415 e R. mucilaginosa UFMGCB 17448 e 17473 estudados neste trabalho e obtidos de substratos/habitats que sofrem grandes impactos das mudanças climáticas na região, indica que a Antártica pode abrigar espécies/linhagens com diferentes fatores de virulência e patogenicidade para animais e humanos, em particular aqueles com algum grau de imunossupressão. Os resultados obtidos nesse estudo alerta que as mudanças climáticas na Antártica (principalmente o aumento da temperatura) podem liberar fungos e outros micro-organismos patogênicos de humanos e animais, os quais se encontram isolados geograficamente e aprisionados em seus substratos/habitats característicos da Antártica (como os talos de líquens endêmicos, solos únicos e permafrost de onde os fungos alvos desse estudo foram obtidos), os quais podem ser carreados da Antártica para as diferentes localidades do globo por meio de vetores biológicos e não biológicos. Por isso, mais estudos de levantamento da microbiota antártica e avaliação do seu potencial patogênico são de fundamental importância para monitoramento e controle de micro-organismos patogênicos emergentes oriundos de ecossistemas naturais extremos.
Abstract: Considered an extreme environment, Antarctica has borderline survival characteristics for most living beings, but some microorganisms, among which fungi stand out, are able to colonize and occupy its different ecosystems. Given the diversity of the fungal community currently known, only a small part is reported to be pathogenic for humans. However, some studies have shown that in the different extreme ecosystems of Antarctica, genera and species known to be pathogenic for humans and animals have been reported, which have demonstrated pathogenicity in in vitro assays. Among these fungi are those of the genera Pseudogymnoascus, Aspergillus and Rhodotorula. The genus Pseudogymnoascus harbors among its species Pseudogymnoascus destructans, which is psychrophilic, pathogenic and responsible for reducing the population of bats through White-Nose Syndrome in the United States, Europe and Palearctic Asia. Many reported Pseudogymnoascus antarctic lineages have shown high genetic similarity to P. destructans. The genus Aspergillus is ubiquitous and often found in the most varied substrates in Antarctica, it has characteristics that help its survival in extreme conditions. Rhodotorula mucilaginosa is also found in Antarctica, which has been considered an opportunistic pathogen emerging from humans and animals. Considering some factors such as: (i) the occurrence of these opportunistic fungi of humans and animals in Antarctic ecosystems, which under normal conditions would be trapped in their different substrates/habitats that they colonize due to cold/freezing and (ii) the effect of climate change in the region, especially the gradual increase in temperature in recent decades, attention is drawn to the possibility of these substrates being able to thaw and release such species with pathogenic potential out of Antarctica. Thus, this thesis aimed to evaluate the pathogenic potential of strains of Pseudogymnoascus spp., and of the species Aspergillus thermomutatus and R. mucilaginosa obtained from soil, lichen stalks and permafrost from Antarctica through in vitro and in vivo experiments. For this, nine in vitro virulence factor tests were performed to determine the pathogenicity of Antarctic fungi. Of the 11 isolates of Pseudogymnoascus spp. tested, Pseudogymnoascus sp. UFMG 8532 showed hemolytic activity, growth at different pH, production of hydrolytic enzymes (phospholipase and esterase) and spores capable of penetrating pulmonary alveoli. Aspergillus thermomutatus UFMGCB 17415 showed hemolytic activity, growth at different pH, growth at 45 °C and production of hydrolytic enzymes (phospholipase and proteinase) and R. mucilaginosa UFMGCB 17448 and 17473 hemolytic activity, growth at different pH, growth at 50 °C and production of hydrolytic enzymes (esterase and phospholipase). Due to the broad spectrum of in vitro activities, Pseudogymnoascus sp. UFMG 8532, A. thermomutatus UFMGCB 17415 and R. mucilaginosa UFMGCB 17448 and 17473 were submitted to in vivo pathogenicity tests using Tenebrio molitor models and BALB/c mice. The isolate Pseudogymnoascus sp. UFMGCB 8532 killed 100% of T. molitor larvae in 1 day; A. thermomutatus UFMGCB 17415 caused the death of all larvae in six days, R. mucilaginosa UFMGCB 17473 showed lethality of approximately 75% on the first day, evolving to 100% on the third day. The isolate R. mucilaginosa UFMGCB 17448 showed lethality close to 40% on the first day, evolving to 100% at the end of three days. In the model using BALB/c mice, survival, behavior and recovery of the fungal load inoculated in the animals were evaluated. For all tested isolates, it was found the possibility of causing disease in mice, causing fluctuations in weight, motor behavior, function and sensory reflex and finally changes in the psychiatric status of all animals. Thus, Pseudogymnoascus sp. UFMGCB 8532, A. thermomutatus UFMGCB 17415 and R. mucilaginosa UFMGCB 17448 and 17473 studied in this work and obtained from substrates/habitats that suffer major impacts from climate change in the region, indicates that Antarctica may harbor species/lineages with different virulence factors and pathogenicity to animals and humans, in particular those with some degree of immunosuppression. The results obtained in this study warn that climate change in Antarctica (mainly the increase in temperature) can release fungi and other pathogenic microorganisms of humans and animals, which are geographically isolated and trapped in their substrates/habitats characteristic of Antarctica (such as the stems of endemic lichens, unique soils and permafrost from which the target fungi of this study were obtained), which can be transported from Antarctica to different locations around the globe through biological and non-biological vectors. Therefore, further studies of the Antarctic microbiota and assessment of its pathogenic potential are of fundamental importance for monitoring and controlling emerging pathogenic microorganisms from extreme natural ecosystems.
Subject: Microbiologia
Regiões Antárticas
Mudanças Climática
Extremófilos
Fungos
Virulência
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/74019
Issue Date: 26-Apr-2022
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