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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.76.2020.tde-25082021-090243
Document
Author
Full name
Natalia Karla Bellini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Garratt, Richard Charles (President)
Araújo, Heloisa Sobreiro Selistre de
Costa, Adriana Oliveira
Paiva, Thiago da Silva
Reyes-Batlle, María
Title in English
Diversity of free-living amoebas in the Monjolinho River in São Paulo state – morphological and molecular approaches
Keywords in English
Amoeba resistant microorganisms
Free-living amoeba
Waterborne protozoan
Abstract in English
Free Living Amoeba (FLA) has gained increasing visibility due to human health concerns. They are unicellular heterotrophic protozoans, widely spread in nature. Water is the main source of amoebic contaminations that may result in encephalitis, keratitis, and skin infections. Pathogenic species belong to the Naegleria, Acanthamoeba, Sappinia, Balamuthia, and Hartmannella genera. To date, there is a lack of effective treatment and accurate diagnosis for amoebic infections, which has motivated the environmental characterization of FLA as a human health risk assessment strategy. However, FLA epidemiology in Brazil is scarce, contrasting with the country´s freshwater abundance. To address this gap, the present research aimed at the FLA characterization along the Monjolinho River, São Carlos, Brazil. The water abiotic evaluation as well as the morphological, and molecular investigation of FLA encompasses the central methodology. Dissolved oxygen and electrical conductivity were measured as the most informative features to inspect anthropogenic driving forces acting upon the hydric ecosystem. Eutrophic sites, downstream of the urban areas, were revealed as hotspots to a diversity of FLA. Non-nutrient agar (NNA) plates seeding confirmed the amoeba growth by light and electron microscopy characterization. Based on these results, relevant taxonomic details (e.g.: flagella, cyst walls, and pseudopodia branching patterns) were described to all FLA life cycle stages. Axenization attempts revealed the persistence of bacteria contamination, suggestive of the presence of amoebic resistant microorganisms, enhancing its threat to humans. Molecular characterization enabled us to detect the potentially pathogenic genera Naegleria (N. australiensis and N. phillipinensis), Acanthamoeba (A. genotype T4 and A. hatchetti), and Hartmanella (V. vermiforms); besides the non-pathogenic Vannela sp, Stenamoeba, Filamoeba, and Naegleria (N. canariensisi, N.gruberi, and N. dobsoni). In this work, the knowledge of FLA distribution allowed the recognition of Brazilian freshwaters as suitable ecological niches to FLA spread, as well as the development of the methodology necessary for the future identification and characterization of FLA in the environment. Although conducted to a local extend, this research suggests that other FLA genus can be equally isolated in Brazilian freshwater systems that can finally booster later expansion to other water streams.
Title in Portuguese
Diversidade de amebas de vida livre no Rio Monjolinho no estado de São Paulo – abordagens morfológicas e moleculares
Keywords in Portuguese
Amebas de vida-livre
Microrganismos resistentes a amebas
Protozoários transmitidos pela água
Abstract in Portuguese
Amebas de vida livre (AVL) tem ganhado visibilidade devido à preocupação que provocam à saúde humana. São protozoários unicelulalres heterotróficos amplamente distribuídos na natureza, importantes para a saúde humana. A água é a principal fonte de contaminação por amebas, causando encefalites, ceratites, e infecções de pele. Espécies patogênicas pertencem aos gêneros Naegleria, Acanthamoeba, Sappinia, Balamuthia, e Hartmanella. Atualmente, os tratamentos e diagnósticos são pouco efetivos, o que impulsiona a caracterização ambiental de AVL como estratégia para monitoramento do risco de contaminação ao homem. Entretanto a epidemiologia de AVL no Brasil é pouco explorada, contrastando com a abundância do país em fontes de água doce. Para abordar esta lacuna, a presente pesquisa teve como objetivo a identificação de AVL no Rio Monjolinho, São Carlos, Brasil. A avaliação dos parâmetros abióticos da água, assim como investigação morfológica e molecular de AVL compuseram a metodologia central deste trabalho. Oxigênio dissolvido e condutividade elétrica foram os parâmetros limnologicos mais informativos para caracterizar as ações antropogênicas atuando sobre o ecossistema aquático. Sítios eutrofizados, à jusante da área urbana, revelaram ser foco para uma diversidade de AVL. As caracterizações por microscopia de luz e microscopia eletrônica confirmaram o crescimento de amebas em placas de ágar não nutritivo. Baseado nestes resultados, relevantes detalhes taxonômicos típicos dos estágios trofozoito, cisto, e flagelar (ex: flagelos, parede dos cistos e padrão de ramificação dos pseudopodes) foram evidenciados. Ensaios de axenização indicaram persistente contaminação bacteriana, possível consequência das AVLs atuando como reservatório para microrganismos resistentes à AVL, aumentando sua ameaça ao homem. A caracterização molecular permitiu a detecção de gêneros potencialmente patogênicos: Naegleria (N. australiensis and N. phillipinensis), Acanthamoeba (A. genotype T4 e A. hatchetti) e Hartmanella (V. vermiformis); além de não patogênicos Vannela, Stenamoeba, Filamoeba e Naegleria (N. canariensisi, N.gruberi, e N. dobsoni). No presente trabalho, o conhecimento da distribuição de AVLs permitiu o reconhecimento de corpos de água doce no Brasil como nichos ecológicos apropriados para a dispersão de AVL, assim como o desenvolvimento da metodologia necessária para a identificação e caracterização de AVL no ambiente em trabalhos futuros. Embora realizada em uma escala local, esta pesquisa sugere que outros gêneros de AVL podem ser igualmente isolados em sistemas de água doce do Brasil e, consequentemente impulsionar a expansão das investigações de AVL para outros sistemas aquáticos.
 
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Publishing Date
2021-09-02
 
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