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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-25082023-122425
Document
Author
Full name
Mateus Vailant Thomazella
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Kallas, Esper Georges (President)
Fernandes, Gabriel da Rocha
Santos, Keity Souza
Song, Alice Tung Wan
Title in Portuguese
Translocação microbiana e sua associação com a neutrofilia e gravidade em pacientes com febre amarela
Keywords in Portuguese
Biomarcadores
Febre amarela
Mortalidade
Neutrófilos
Receptores de lipopolissacarídeos
RNA ribossômico 16S
Sequenciamento de nucleotídeos em larga escala
Translocação bacteriana
Abstract in Portuguese
A febre amarela (FA) é uma doença infecciosa de manifestação aguda e amplo espectro clínico, causada pelo vírus da FA (YFV). Entre os anos de 2017 e 2019, um surto de FA silvestre acometeu o estado de São Paulo, com mais de 600 casos e uma taxa de letalidade média de 35%. Pouco se sabe a respeito de fatores relacionados à gravidade da doença, entretanto, foi demonstrado recentemente que a contagem de neutrófilos é um fator independentemente associado a óbito. Adicionalmente, evidências sugerem a associação entre a ocorrência de translocação microbiana e dengue grave. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi investigar a ocorrência de translocação microbiana como fator de agravo e sua associação com a neutrofilia observada na infecção aguda pelo YFV. Para tanto, amostras de sangue periférico de pacientes diagnosticados com febre amarela entre os anos de 2018 e 2019 foram coletadas nas fases aguda (momento da admissão hospitalar, n=90) e convalescente (n=16) da infecção. Amostras de sangue de indivíduos recémvacinados com YF17DD (14 dias após vacinação, n=10) e de doadores não-infectados e sem vacinação recente (n=30) foram utilizadas como grupos controles. Os níveis plasmáticos de marcadores relacionados à translocação microbiana e dano intestinal foram quantificados por meio de ensaios imunoenzimáticos (sCD14, LBP, EndoCAb IgM e I-FABP) ou PCR quantitativa (DNA 16S). O perfil microbiológico plasmático também foi avaliado por meio do sequenciamento do DNA 16S bacteriano. Análises funcional e fenotípica de neutrófilos foram realizadas nas amostras de sangue dos pacientes admitidos em 2019 pela quantificação da produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) (técnica de oxidação da Dihidrorodamina-123) e avaliação da expressão dos marcadores de superfície celular CD66b, CD11b, CD16 e CD14 (citometria de fluxo multiparamétrica), respectivamente. Os resultados foram comparados entre os grupos infectados e controles. Os dados obtidos nas amostras da fase aguda da infecção foram analisados considerando-se o desfecho clínico (óbito, n=27; ou sobrevivente, n=63), dados laboratoriais e escore de MELD (Modelo para Doença Hepática Terminal). A contagem de neutrófilos, a razão neutrófilos/linfócitos e o escore de MELD estavam significativamente elevados nos indivíduos que foram a óbito. Baseando-se no desfecho clínico, óbitos apresentaram níveis mais elevados de sCD14, LBP e I-FABP comparados aos sobreviventes e convalescentes. Não foram observadas diferenças significativas na composição microbiológica entre sobreviventes, óbitos e convalescentes; entretanto, uma discreta redução na diversidade bacteriana dos óbitos em comparação com o grupo de sobreviventes. Adicionalmente, a diversidade bacteriana foi negativamente correlacionada com a contagem de neutrófilos e o escore de MELD. Não foram observadas diferenças na produção de ROS entre infectados e controles. O aumento da expressão de CD66b e a diminuição de CD14 foram observados em neutrófilos de indivíduos infectados. Os níveis de sCD14, LBP, 16S e I-FABP estavam significativamente elevados nos indivíduos infectados em fase aguda comparado aos demais grupos controles. Em conjunto, os resultados obtidos sugerem que pacientes com FA que evoluíram para óbito apresentaram maior dano hepático e intestinal, com comprometimento do eixo gastro-hepático e ocorrência de translocação microbiana, caracterizada pela alteração de marcadores relacionados a este processo
Title in English
Microbial translocation and its association with high neutrophil count and severity in patients with yellow fever disease
Keywords in English
Bacterial translocation
Biomarkers
High-throughput nucleotide sequencing
Lipopolysaccharide receptors
Mortality
Neutrophils
RNA ribosomal 16S
Yellow fever
Abstract in English
Yellow fever (YF) is an infectious disease with acute manifestations and a broad clinical spectrum caused by YF virus (YFV). Between 2017 and 2019, an outbreak of YF occurred in São Paulo, Brazil, with more than 600 cases and a mortality rate of approximately 35%. Little is known about the factors related to disease severity; however, it was recently shown that neutrophil count is independently associated with death. Additionally, evidence suggests an association between microbial translocation and severe dengue. Therefore, this study aimed to investigate the occurrence of microbial translocation and its association with neutrophil count as a factor associated with the severity of sylvatic YFV infection. To achieve these goals, peripheral blood samples were collected from patients diagnosed with yellow fever between 2018 and 2019 during the acute (time of hospital admission, n=90) and convalescent (n=16) phases of infection. Blood samples from individuals recently vaccinated against YF17DD (14 days after vaccination, n=10) and non-infected donors without recent vaccination (n=30) were used as controls. Plasma levels of markers related to microbial translocation and intestinal damage were quantified using immunoenzymatic assays (sCD14, LBP, EndoCAb IgM, and I-FABP) or quantitative PCR (16S DNA). The plasma microbiological profile was also evaluated by sequencing bacterial 16S DNA. Functional and phenotypic analyses of neutrophils were performed on blood samples from patients admitted in 2019 by quantifying the production of reactive oxygen species (ROS) (Dihydrorhodamine-123 oxidation method) and evaluating the expression of cell surface markers CD66b, CD11b, CD16, and CD14 (multiparametric flow cytometry), respectively. Results were compared between the infected and control groups. Data obtained from samples from the acute phase of the infection were analyzed considering the clinical outcome (death, n=27; or survivor, n=63), laboratory data, and the Model for End-stage Liver Disease (MELD) score. The neutrophil count, neutrophil/lymphocyte ratio, and MELD score were significantly elevated in the deceased patients. The levels of sCD14, LBP, 16S rRNA, and I-FABP were significantly elevated in individuals infected in the acute phase compared with those in the other control groups. Based on the clinical outcomes, deceased patients had higher levels of sCD14, LBP, and I-FABP than survivors and convalescents. No significant differences were observed in the microbiological composition between the survivor, deceased, and convalescent groups; however, a slight reduction in bacterial diversity was observed compared with the deceased and survivor groups. Additionally, bacterial diversity was negatively correlated with neutrophil count and MELD score. No differences were observed in the ROS production between the infected and control groups. Increased CD66b expression and decreased CD14 expression have been observed in neutrophils from infected individuals. Taken together, these results suggest that patients with YF disease who died had more liver and intestinal damage, with impairment of the gut-liver axis and the occurrence of microbial translocation, characterized by changes in markers related to this process
 
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Publishing Date
2023-08-30
 
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