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Title: Avaliação de modelos animais experimentais no desenvolvimento de doenças invasivas por amostras toxinogênicas e atoxinogênicas de Corynebacterium diphtheriae e Corynebacterium ulcerans
Advisor: Mattod-guaraldi, Ana Luíza de
Members of the board: Vieira, Verônica Viana
Capasso, Ivano R. V. de Filippis
Hirata Junior, Raphael
Authors: Dias, Alexandre Alves de Souza de Oliveira
Coadvisor: Villas bôas, Maria Helena S.
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Além dos quadros de difteria clássica, Corynebacterium diphtheriae tem sido isolado de diversos processos infecciosos invasivos. Escassos são os trabalhos que procuram investigar in vivo os fatores que influenciam o estabelecimento e/ou a disseminação de amostras potencialmente invasoras de C. diphtheriae. Além disso, na literatura encontramos a descrição de inúmeros casos de um patógeno otencialmente perigoso para a população o Corynebacterium ulcerans, que se apresenta como um desafio para os órgãos de Saúde Pública brasileiros que somente recentemente o incluíram na rotina dos esquemas de isolamento e identificação. O presente estudo teve como objetivos gerais investigar processos invasivos desencadeados por amostras de C. diphtheriae e C. ulcerans potencialmente invasivas utilizando modelos experimentais em animais. Além de realizar a pesquisa de C. ulcerans em populações de caninos mantidos em instituição destinada ao abrigo de animais domésticos localizada na região metropolitana do Rio de Janeiro. Neste sentido foram desenvolvidos os seguintes objetivos específicos: (i) Avaliação do potencial artritogênico de cepas de origens diversas de C. diphtheriae e C. ulcerans através do modelo de artrite em murinos; (ii) Monitoramento em diferentes intervalos de tempo de microrganismos viáveis no sangue, pulmões, rins, fígado, baço, cérebro coração e articulações; (iii) Determinação dos níveis séricos de citocinas IL-6 e TNF-α decorrentes do processo infeccioso. Os resultados indicaram o modelo experimental de artrite em camundongos convencionais Swiss Webster infectados por via i.v. como mais adequado para a análise do potencial invasor das amostras. As 13 amostras de C. diphtheriae e C. ulcerans estudadas apresentaram potencial artritogênico em intensidades variadas, independente da capacidade de produção de DNAse, toxina diftérica e fosfolipase D (PLD). Dentre as amostras testadas, as de C. diphtheriaeisoladas de casos de endocardite e C. ulcerans isoladas de processos infecciosos em humanos e animais apresentaram maior potencial artritogênico (> 50%) quando comparadas com aquelas de C. diphtheriae e de C. ulcerans isoladas de quadros de difteria clássica e de cão assintomático, respectivamente. A análise histopatológicademonstrou a presença de edema subcutâneo, infiltrado inflamatório, danos ao tecido ósseo e hipertrofia de sinoviócitos, compatível com quadro de artrite severa para as amostras consideradas mais artritogências. Bactérias viáveis foram recuperadas a partir do sangue, rins, fígado, baço e articulações. Ambas as espécies apresentaram quadros de poliartrite, sendo que os punhos e tornozelos foram as áreas mais frequentemente acometidas. As amostras de C. ulcerans 809 e CDC-KC279 além dos quadros de poliartrite apresentaram lesões articulares ulceradas e nodose na cauda com extensa necrose no sítio da inculação (veia caudal). A correlação entre o índice da artrite e os níveis sistêmicos de citocinas IL-6 e TNF-α foi observada para as cepas de C. ulcerans, com exceção da cepa BR-AD22 incapaz de produzir artrite. Em conclusão, foi demonstrado potencial artritogênico cepa-dependente para C. diphtheriae e C. ulcerans indicando diferenças na virulência e no potencial invasor destas espécies e independente da capacidade de produção de toxina diftérica e de PLD.
Abstract: Corynebacterium diphtheriae has been isolated from several invasive infectious diseases besides diphtheria disease. Few reports attempt to explain in vivo the factors influencing the establishment and / or the spread of potentially invasive strains of C. diphtheriae. Moreover, a large number of cases of a potentially infectious pathogen, Corynebacterium ulcerans, have been described worldwide, which can be seen as a challenge for Brazilian public health agencies which only recently included the isolation and identification of this pathogen in routine microbiological analysis. Therefore, this study aims to investigate general processes caused by invasive strains of C. diphtheriae and C. ulcerans using experimental models in animals. An additional objective is to conduct a research on C. ulcerans in populations of dogs kept in domestic animal shelter located in the metropolitan region of Rio de Janeiro. Thus, we have proposed the following specific objectives: (i) assess the arthritogenic potential of various C. diphtheriae and C. ulcerans strains by arthritis model in mice, (ii) monitor, at different time intervals, the presence of viable microorganisms in the blood, lungs, kidneys, liver, spleen, brain, heart and joints, (iii) determine serum levels of IL-6 and TNF-α under infectious process. The results indicated that the model of experimental infection in conventional Swiss Webster mice infected by IV route is suitable for the analysis of potential invasive strains. The 13 strains of C. diphtheriae and C. ulcerans showed arthritogenic potential on different levels, regardless of ability to produce DNase, diphtheria toxin and phospholipase D (PLD). Among the samples tested, C. diphtheriae isolated from cases of endocarditis and C. ulcerans isolated from infectious processes in humans and animals showed the greatest arthritogenic potential (> 50%) compared with the samples of C. diphtheriae isolated from classic diphtheria cases and C. ulcerans isolated from asymptomatic dogs. Histopathologic analysis showed the presence of subcutaneous edema, inflammatory reaction, damage to bone and synovial hypertrophy, consistent with a condition of severe arthritis for the samples considered more arthritogenic. Viable bacteria were recovered from the blood, kidneys, liver, spleen and joints. Both species caused polyarthritis, with wrists and ankles more often affected. The samples of C. ulcerans CDC-KC279 and 809 beside polyarthritis, preduced ulcerated lesions at the affected joints and nodose in the tail with extensivenecrosis at the inoculation site (tail vein). The correlation between the arthritis and systemic levels of IL-6 and TNF-α was observed for the strains of C. ulcerans, with the exception of strain BR-AD22 that was unable to produce arthritis. In conclusion, our study showed a potential arthritogenic strain-dependent in C. diphtheriae and C. ulcerans indicating differences in virulence and invasive potential of these species independent of the production ability of diphtheria toxin and PLD.
Keywords: Diphtheria
Corynebacterium Ulcerans
Arthrite
Animal Models
Invasive Infections
keywords: Difteria
Corynebacterium Ulcerans
Artrite
Modelo Animal
Infecção Invasiva
DeCS: Difteria
Corynebacterium Ulcerans
Artrite
Modelo Animal
Infecção Invasiva
Issue Date: 2011
Citation: DIAS, Alexandre Alves de Souza de Oliveira. Avaliação de modelos animais experimentais no desenvolvimento de doenças invasivas por amostras toxinogênicas e atoxinogênicas de Corynebacterium diphtheriae e Corynebacterium ulcerans. 2011. 135 f. Tese (Doutorado em Vigilância Sanitária) - Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2011.
Date of defense: 2011
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde
Program: Programa de Pós-Graduação em Vigilância Sanitária
Copyright: open access
Appears in Collections:INCQS - Teses de Doutorado

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