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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.60.2022.tde-25082023-100020
Document
Author
Full name
Lívia Maria Maciel da Fonseca
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2022
Supervisor
Committee
Kress, Marcia Regina von Zeska (President)
Almeida, Fausto Bruno dos Reis
Almeida, Margarete Teresa Gottardo de
Title in Portuguese
Estudos moleculares de isolados clínicos do gênero Aspergillus de diferentes sítios anatômicos
Keywords in Portuguese
Aspergillus
Biofilme
cyp51A
Galleria mellonella
Identificação molecular
Resistência aos azóis
Abstract in Portuguese
Aspergillus é um gênero de fungos filamentosos de distribuição universal que abriga espécies que são capazes de gerar diversos tipos de infecções, principalmente em indivíduos imunocomprometidos. Diversas espécies de Aspergillus vêm apresentando resistência aos antifúngicos clinicamente disponíveis para o tratamento de infecções. Neste projeto foram estudados 51 isolados clínicos do gênero Aspergillus oriundos de pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo quanto a sua morfologia, identificação molecular, susceptibilidade aos antifúngicos, resistência aos azóis, fatores de virulência e virulência no modelo alternativo Galleria mellonella. Na análise morfológica foram estudadas a macromorfologia da colônia gigante e a micromorfologia da estrutura de reprodução assexual dos fungos. A identificação molecular de Aspergillus seções Fumigati e Flavi e respectivas espécies foi realizada pelo sequenciamento da região internal transcribed spacer (ITS) do DNA ribossomal (rDNA) e dos genes codificadores da β-tubulina (benA) e calmodulina (caM). A susceptibilidade dos isolados clínicos de Aspergillus spp. ao Itraconazol (ITR), Posaconazol (POS), Voriconazol (VOR) e Anfotericina B (AMB) foi avaliada pelo método de microdiluição em caldo baseado no protocolo M38-A2 do Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). O gene cyp51A e respectiva região promotora foram sequenciados para estudo de mecanismo de resistência aos azóis. Os fatores de virulência foram estudados quanto ao tamanho do conídio, termotolerância e biofilme (biomassa e matriz). Entre os 51 isolados clínicos deste estudo, 80% (n=41/51) e 20% (n=10/51) foram identificados como A. fumigatus sensu stricto e A. flavus, respectivamente. Entre eles, 68,6% (n=35/51) apresentaram a AMB com valores da concentração inibitória mínima (CIM) igual ou superior ao epidemiological cutoff value (ECV) e 41,5% (n=21/51) apresentaram a CIM dos azoles maior que o ECV, isto é, perfil não selvagem a estes antifúngicos. Foram identificadas 9 diferentes mutações de nucleotídeos no gene cyp51A, sendo que 3 são mutações silenciosas e 6 são mutações com baixa relação a resistência aos azóis. Quanto aos fatores de virulência, os isolados clínicos A. fumigatus sensu stricto apresentam pequenos conídios e foram termotolerantes, enquanto os isolados clínicos A. flavus apresentam conídios com maior dimensão e não foram termotolerantes, o que justifica a maior porcentagem de isolados clínicos A. fumigatus entre os isolados clínicos deste estudo. Quanto à formação de biofilme, ambas espécies tiveram desde baixa à alta formação, sendo que A. flavus foi a espécie que apresentou isolados clínicos com maior formação de biofilme. Quando avaliada a virulência em G. mellonella, foi observado que A. flavus apresentam maior virulência quando comparados com os isolados clínicos de A. fumigatus. Associando esses dados, pode-se sugerir que a maior virulência está associada com a maior capacidade de formação de biofilme.
Title in English
Molecular studies of clinical isolates of the Aspergillus genus from different anatomical sites
Keywords in English
Aspergillus
Azole resistance
Biofilm formation
cyp51A
Galleria mellonella
Molecular identification
Abstract in English
Aspergillus is a genus of filamentous fungi of universal distribution that harbors species that can generate different infections, mainly in immunocompromised individuals. Several species of Aspergillus have shown resistance to antifungals that are clinically available for the treatment of infection conditions. In this project, 51 clinical isolates of the genus Aspergillus from patients at the Clinical Hospital of the Faculty of Medicine of Ribeirão Preto (Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - University of São Paulo were studied regarding their morphology, molecular identification, susceptibility to antifungal agents, azole resistance, virulence factors, and virulence in the alternative model Galleria mellonella. The macromorphology of the giant colony and the micromorphology of the asexual reproduction structure of the fungi were studied. Molecular identification of Aspergillus sections Fumigati and Flavi and species was performed by sequencing the internal transcribed spacer (ITS) region of ribosomal DNA (rDNA) and the genes encoding β-tubulin (benA) and calmodulin (caM). The susceptibility of clinical isolates of Aspergillus spp. to itraconazole (ITR), posaconazole (POS), voriconazole (VOR), and amphotericin B (AMB) was evaluated by the broth microdilution method based on the M38-A2 protocol of the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). The cyp51A gene and its promoter region were sequenced to study the mechanism of resistance to azoles. Analyzed virulence factors were conidia size, thermotolerance, and biofilm (biomass and matrix). Among the 51 clinical isolates in this study, 80% (n=41/51) and 20% (n=10/51) were identified as A. fumigatus sensu stricto and A. flavus, respectively. Among them, 68.6% (n=35/51) presented AMB minimal inhibitory concentration (MIC) values equal to or greater than the ECV, and 41.5% (n=21/51) showed the azoles MIC greater than the ECV, i.e., non-wild type profile to these antifungals. Nine different nucleotide mutations were identified in the cyp51A gene, 3 of which are silent mutations and 6 are mutations with a low relation to azole resistance. A. fumigatus sensu stricto clinical isolates had small conidia and were thermotolerant. In contrast, A. flavus clinical isolates had larger conidia and were not thermotolerant, which justifies the higher percentage of A. fumigatus among the clinical isolates in this study. Both species had low to high biofilm formation. However, A. flavus clinical isolates presented more significant biofilm formation. Additionally, A. flavus clinical isolates showed higher virulence when compared to A. fumigatus sensu stricto clinical isolates. Linking these data, we can suggest that higher virulence seems to be associated with higher biofilm formation.
 
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Release Date
2024-05-11
Publishing Date
2023-09-18
 
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