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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.5.2019.tde-15012019-092753
Documento
Autor
Nome completo
Gabriel Naves Felix
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Negro, Gilda Maria Barbaro Del (Presidente)
Júnior, João Nobrega de Almeida
Magri, Marcello Mihailenko Chaves
Melhem, Marcia de Souza Carvalho
Título em português
PCR em tempo real na detecço e discriminação de Aspergillus fumigatus, Rhizopus arrhizus e Fusarium solani em biópsias obtidas de infecções invasivas em modelo experimental murino
Palavras-chave em português
Aspergillus
Biópsias
Camundongos endogâmicos BALB C
Fusarium
Infecções fúngicas invasivas
Mucorales
Patologia
Reação em cadeia da polimerase
Reação em cadeia da polimerase em tempo real
Resumo em português
Nas últimas décadas, tem sido relatado o aumento de casos de infecções fúngicas invasivas por agentes oportunistas, tais como Aspergillus spp., Fusarium spp. e fungos da ordem Mucorales, em pacientes hospitalizados, particularmente os imunocomprometidos. Como os sintomas são frequentemente inespecíficos, esses patógenos não são identificados inicialmente como agentes causais. Além disso, muitas vezes o diagnóstico só é estabelecido em estágios tardios da infecção, pois as metodologias diagnósticas de rotina, como cultura e microscopia, apresentam limitações caracterizadas, sobretudo, por baixa sensibilidade e especificidade. Os métodos moleculares, incluindo as amplificações de material genômico por PCR, em tecidos a fresco e parafinados, têm sido mais aplicados para a melhoria na detecção e identificação desses patógenos. A técnica de PCR em tempo real apresenta a vantagem de fornecer resultados com rapidez e elevada sensibilidade, além de minimizar os riscos de contaminação ambiental das amostras. Para aprimorar o conhecimento sobre a eficácia desta técnica na detecção e identificação dos patógenos, neste estudo foram utilizados camundongos da linhagem BALB/c para o desenvolvimento de modelos de infecção invasiva por Aspergillus fumigatus, Rhizopus arrhizus e Fusarium solani. Após inoculação dos fungos por via intravenosa, os órgãos (pulmão, fígado, rins, cérebro e coração) foram retirados para realização dos exames de cultura, histopatologia, PCR semi-nested e PCR em tempo real. As culturas foram realizadas em ágar Sabouraud dextrose e incubadas por 3 a 5 dias à temperatura ambiente. Para as análises histopatológicas, uma parte dos órgãos foi emblocada em parafina e cortes foram submetidos às colorações por hematoxilina-eosina e Gomori-Grocott. Para as análises moleculares, foram realizadas clonagens dos amplicons obtidos com os mesmos primers gênero-específicos (Aspergillus spp. e Fusarium spp.) e ordem-específicos (mucoráceos) empregados nas reações de PCR. Os clones foram empregados na técnica de PCR em tempo real para avaliação da sensibilidade analítica dos ensaios e como controles positivos. Os tecidos a fresco e parafinados foram submetidos a extrações de DNA, e as amostras foram avaliadas por PCR do tipo semi-nested, e por PCR em tempo real, empregando-se os primers gênero e ordem-específicos. Após 48-72 horas, observou-se crescimento fúngico nas culturas, porém a identificação macroscópica foi possível somente após 96 horas. Nos exames histopatológicos foram observadas presença de estruturas fúngicas e alterações na morfologia tecidual, confirmando a disseminação da infecção nos três modelos experimentais. Os dois métodos de PCR (convencional e tempo real) empregando os primers para Aspergillus e mucoráceos demonstraram 100% de especificidade. Além disso, os primers para mucoráceos amplificaram amostras de DNA dos gêneros Rhizopus, Mucor e Lichtheimia, confirmando serem ordem-específicos. Por outro lado, os testes moleculares com emprego de diversos primers de Fusarium apresentaram reatividade cruzada, principalmente com amostras de DNA de Aspergillus e Rhizopus. O limiar de detecção (LD) das PCR semi-nested para Aspergillus e Rhizopus foi de 50 fentogramas de DNA, enquanto na PCR em tempo real o LD foi de 20 fentogramas de DNA e 2x102 plasmídios/ul. Os dois métodos moleculares detectaram DNA de Aspergillus e Rhizopus, em 100% das amostras de tecido a fresco e parafinado, corroborando com os resultados de cultura e histopatologia. Os resultados do estudo demonstraram que a PCR em tempo real foi capaz de detectar e diferenciar Aspergillus e Rhizopus nos tecidos a fresco e parafinados, com 100% de especificidade e maior sensibilidade analítica quando comparada à PCR semi-nested. Entretanto, os resultados obtidos com diversos primers de Fusarium utilizados nos ensaios de PCR foram inconsistentes em relação à especificidade das amplificações. A PCR em tempo real constituiu um método rápido para diagnosticar, com acurácia, aspergilose e mucormicose em tecidos, podendo ser implementada como alternativa na rotina diagnóstica de laboratórios de patologia ou microbiologia. Por outro lado, a técnica apresentou baixa especificidade com os primers de Fusarium selecionados neste estudo. Outras sequências gênicas deste fungo deverão ser avaliadas na técnica molecular para se atingir resultados precisos
Título em inglês
Real-time PCR in the detection and discrimination of Aspergillus fumigatus, Fusarium solani and Rhizopus arrhizus in biopsies taken from murine models of invasive infection
Palavras-chave em inglês
Aspergillus
Biopsy
Fusarium
Invasive fungal infections
Mice
Mucorales
Pathology
Polymerase chain reaction
Real-time polymerase chain reaction
Resumo em inglês
Increase of invasive fungal infections by opportunistic agents, such as Aspergillus sp., Fusarium sp. and fungi from the order Mucorales, in immunocompromised patients has been reported in the last decades. As the symptoms are often non-specific, diagnosis are only established in late stages of infection. Routine diagnostic methodologies, such as culture and direct microscopy, have limitations due to their low sensitivity and specificity. Molecular methods, including amplifications of nucleic acids by PCR in fresh and paraffined tissues, have been more frequently applied to improve the detection and identification of these pathogens. The real-time PCR (qPCR) technique has the advantage of providing fast results with high sensitivity, as well as minimizing the risks of environmental contamination of the samples. This study aimed to evaluate the effectiveness of this technique for detection and discrimination of the fungal pathogens in tissues taken from BALB/c mice intravenously inoculated with Aspergillus fumigatus, Rhizopus arrhizus and Fusarium solani. The organs (lung, liver, kidneys, brain and heart) were removed from animals and analysed by culture, histopathology, semi-nested PCR and qPCR. Recombinant plasmid clones containing small sequences of Aspergillus, Fusarium and mucoraceous were used to draw qPCR standard curves and to evaluate the analytical sensitivity of the assays. The fresh and paraffined tissues were submitted to DNA extractions, and samples were evaluated by semi-nested PCR and qPCR with genus-specific primers for Aspergillus and Fusarium, and order-specific primers for mucoraceous. Cultures were positive for all fresh tissue samples. Presence of typical fungal structures and alterations in tissue morphology were observed in the histopathological examinations, confirming the dissemination of infection in the three experimental models. Both PCR assays employing Aspergillus and mucoraceous primers demonstrated 100% specificity. On the other hand, molecular tests using at least six different Fusarium primers showed cross reactivity, mainly with Aspergillus and Rhizopus DNA samples. The limit of detection (LD) of the semi-nested PCR for Aspergillus and Rhizopus was 50 femtograms of DNA, while for the qPCR it was 20 femtograms of DNA, and 2x102 plasmids/?l. Both molecular methods detected Aspergillus and Rhizopus DNA in 100% of fresh and paraffined tissue samples, corroborating the results with cultures and histopathology. The results of the study demonstrated that qPCR assay was able to detect and differentiate Aspergillus and Rhizopus in fresh and paraffined tissues, with 100% of specificity and higher analytical sensitivity when compared to semi-nested PCR assay. However, the results obtained with several Fusarium primers in the PCR assays were inconsistent regarding specificity of the amplifications. Real-time PCR assay is a fast and accurate method to diagnose aspergillosis and mucormycosis in tissues, and could be implemented as an alternative tool for diagnostic routine in pathology or microbiology laboratories. On the other hand, the technique showed low specificity with the Fusarium primers selected in this study. Other gene sequences should be evaluated by PCR assays techniques to achieve accurate results
 
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GabrielNavesFelix.pdf (3.31 Mbytes)
Data de Publicação
2019-01-18
 
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