Adaptação De Candida Albicans A Condições Físicas Que Mimetizam O Hospedeiro - Hipóxia E Choque Térmico Na Presença E Ausência De Bactérias Comensais

Adaptação De Candida Albicans A Condições Físicas Que Mimetizam O Hospedeiro - Hipóxia E Choque Térmico Na Presença E Ausência De Bactérias Comensais

Author Silva, Danielle Do Carmo Ferreira Da Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Briones, Marcelo Ribeiro Da Silva Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Microbiologia E Imunologia
Abstract Human infections by microorganisms are frequently caused by more than one species. These polymicrobial infections are common in hospital environment and are often associated with abiotic surfaces such as catheters. Yeasts and bacteria form mixed biofilms on these surfaces where the oxygen tension is at the atmospheric level and the temperature around 25°C. When passing from the catheter to the patient, these microorganisms pass to lower oxygen tension (hypoxia) and increased body temperature (37°C) that induces a response to heat shock. The effects of these changes are scalrly studied, since the routine Candida albicans cultures use aeration and 30°C, besides being analyzed in isolation, without taking into consideration the polymicrobial infections. In order to represent the host conditions that affect C. albicans for a prolonged period, we simulated an in vitro evolution model for up to 48 weeks, in which two C. albicans strains, SC5314 and L757, grown under different oxygen and temperature conditions in the presence and absence of bacteria. Our results show that different C. albicans strains can be coisolated with different gram-positive bacteria that may be constituents of the human microbiota and/or present in infections, and that these bacteria are not frequently identified due to the routine culture medium of C. albicans in laboratories. In addition, we confirmed the presence of the same bacterium, Staphylococcus epidermidis, identified by our laboratory in SC5314 cultures in raw data SC5314 sequencing data deposited in GenBank excluding possible contamination from our laboratory. Throughout the in vitro evolution, we have seen that the cells adapt in a lineagespecific manner, whereas SC5314 could not survive more than 32 weeks in the condition that mimics the host (GTH - YPG medium, 37°C, hypoxia) and that L757 improved its doubling time in this condition during in vitro evolution. Also, we have observed that bacteria affect different C. albicans phenotypes, such as: (1) the ability of SC5314 to form mixed biofilms was reduced; (2) SC5314 susceptibility to Voriconazole has changed from hypersensitive to resistant; (3) increased yeast cell volume was observed when they were grown together with bacteria. Although L757 is more adapted, it also became hypersensitive in hypoxia to Voriconazole, even in the absence of bacteria. In addition, other yeast strains in the presence of bacteria and hypoxia also changed their profile from resistant to sensitive. The two strains also differed for biofilm formation, cell adhesion on agar, hydrophobicity and whitegray-opaque cell switching. Both strains presented a greater adhesion capacity in hypoxia, however, a lineage-specific preference was noted, SC5314 in normoxia and L757 in hypoxia. Furthermore, in vitro evolution apparently promoted a gradual increase in cell adhesion, except for SC5314 in GTH. SC5314, although less adapted to the conditions that mimic the host, showed a higher ability to biofilm formation in all conditions when compared to L757. Also, unlike SC5314 that showed white-opaque cell switching only at 37°C, L757 was shown to be competent mating (opaque and gray cells) independent of the growth condition. Our results indicate that conditions that mimic the host, especially in polymicrobial infections, can directly impact phenotypes associated with C. albicans virulence in a lineage-specific manner.

Infecções por micro-organismos são frequentemente causadas por mais de uma espécie. Essas infecções polimicrobianas são comuns em ambiente hospitalar e em geral associadas a superfícies abióticas tais como cateteres. As leveduras e bactérias formam biofilmes nessas superfícies onde a tensão de oxigênio está no nível atmosférico e a temperatura em torno de 23C. Ao passar do cateter para o paciente, estes micro-organismos passam para tensão de oxigênio menor (hipóxia) e a temperatura corporal (37°C) induz resposta ao choque térmico. Os efeitos dessas alterações foram pouco estudados, uma vez que as culturas rotineiras de Candida albicans usam aeração e temperaturas de 30°C, além de serem analisadas isoladamente, sem levar em consideração as infecções polimicrobianas. Com o intuito de representarmos as condições do hospedeiro que afetam C. albicans por tempo prolongado, nós simulamos um modelo de evolução in vitro por até 48 semanas, em que duas linhagens de C. albicans, SC5314 e L757, foram cultivadas sob diferentes condições de oxigenação e temperatura na presença e ausência de bactérias. Nossos resultados mostraram que diferentes linhagens de C. albicans podem ser coisoladas com diferentes bactérias gram-positivas que podem ser constituintes da microbiota e/ou presentes em infecções, e que essas bactérias não são frequentemente identificadas devido ao meio de cultivo rotineiro de C. albicans nos laboratórios. Além disso, confirmamos a presença da mesma bactéria, Staphylococcus epidermidis, identificada pelo nosso laboratório em culturas de SC5314 e em dados brutos do sequenciamento de SC5314 depositados no GenBank, excluindo a possibilidade de contaminação do nosso laboratório. Ao longo da evolução in vitro, vimos que as células se adaptaram de modo linhagemespecífica, ao passo que a SC5314 não conseguiu sobreviver mais do que 32 semanas na condição que mimetiza o hospedeiro (GTH - meio YPG, 37°C, hipóxia) e que L757 melhorou seu tempo de duplicação nesta condição ao longo da evolução in vitro. Ainda, vimos que as bactérias influenciam em diferentes fenótipos de C. albicans como: (1) a formação de biofilmes mistos de SC5314 foi reduzida; (2) a suscetibilidade ao Voriconazol de SC5314 passou de resistente a hipersensível; (3) o aumento do volume celular das leveduras foi observado quando cultivados juntamente com bactérias. Embora L757 seja mais adaptada, também se tornou hipersensível em hipóxia ao antifúngico Voriconazol, mesmo na ausência de bactérias. Outras linhagens de C. albicans na presença de bactérias em hipóxia também mudaram de resistente a sensíveis ao Voriconazol. SC5314 e L757 também diferiram quanto à formação de biofilme, adesão celular em ágar, hidrofobicidade e comutação de células branca-cinza-opaca. As duas linhagens apresentaram uma maior capacidade de adesão em hipóxia, entretanto, foi notada uma preferência linhagem-específica, SC5314 em normóxia e L757 em hipóxia. Ainda, a evolução in vitro aparentemente promoveu um aumento gradativo da adesão celular, exceto para SC5314 em GTH. SC5314, apesar de aparentemente ser menos adaptada às condições que mimetizam o hospedeiro, apresentou uma maior capacidade de formação de biofilme em todas as condições quando comparada com L757. Ainda, diferente de SC5314 que apresentou comutação de células branca-cinza-opaca apenas a 37°C, L757 mostrou-se mating competente (células opacas e cinzas) independente da condição de crescimento. O número de mitocôndrias viáveis em SC5314 também foram influenciados positivamente pela condição que mimetiza o hospedeiro (GTH) na ausência de bactérias. Contudo nas culturas polimicrobianas as condições com dextrose foram as que apresentaram o maior número de mitocôndrias viáveis por células. Além disso, vimos que a condição GTH modifica a morfologia mitocondrial. Nossos resultados indicam que condições que mimetizam o hospedeiro, em especial em infecções polimicrobianas, podem influenciar diretamente fenótipos relacionados à virulência de C. albicans de uma maneira linhagem-específica.
Keywords Candia Albicans
Hypoxia
Candia Albicans
Hipóxia
Choque Térmico
Language Portuguese
Date 2017-11-30
Research area Estudos De Epidemiologia Molecular, Biologia Molecular/Regulação, Diversidade Genética E Evolução Em Patógenos Humanos Do Tipo Vírus, Bactérias, Fungos E Tripanosomatídeos
Knowledge area Biologia Molecular
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 76p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5546077
Access rights Closed access
Type Thesis
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/50700

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