Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/44395

TitlePathogenic potential characterization of two distinct "Pseudomonas aeruginosa strains"
Other titlesCaracterização do potencial patogénico de duas estirpes distintas de "Pseudomonas aeruginosa"
Author(s)Silva, Pedro José Pereira da
Advisor(s)Gomes, Andreia
Santos, P. M.
Alcobia, Isabel
Issue date2016
Abstract(s)Pseudomonas aeruginosa is an opportunist and ubiquitous pathogen, displaying high levels of antibiotic resistance and proliferating in many environments, including healthcare facilities. The high infectivity of this pathogen in impaired and immunocompromised patients, especially cystic fibrosis patients, leads to high rates of morbidity and mortality. It is no surprise that this bacterium became one of the main concerns regarding nosocomial infections, and so forth driven the attention of many researchers to study and characterize this pathogen. A collaboration between the Molecular and Environment Biology Centre of the University of Minho and the Hospital of Braga, provided two different clinical isolates from the sputum of the patients infected with Pseudomonas aeruginosa, classified as HB13 and HB15. The strain HB13 does not produce pigments and evidenced resistance to a wide range of antibiotics. On the other hand, the strain HB15 produces a significant quantity of pyocianin pigments and is susceptible to antibiotics. The Pseudomonas aeruginosa strain PAO1 was used in this thesis work as a reference strain. These strains were selected to assess their levels of cytotoxicity, in the L929 and A549 cell lines by incubation with the strains’ secreted virulence factors. Morphological changes and oxidative stress induced in these cell lines were also considered in this thesis work. The cytotoxicity study outcomes showed that the Pseudomonas aeruginosa strains when growing out of an infection context, were still able to produce a set of secreted virulence factors that induced high levels of cellular death on L929 and A549 cells. Previous literature established that the HB15 strain is more pathogenic than the HB13 strain, demonstrating a pathogenic pattern close to the PAO1 strain. The analysis of the morphology of the L929 and A549 cells, incubated with the strains’ virulence factors, by contrast phase microscopy and fluorescence microscopy, unveiled several cellular morphology alterations, such as cell agglutination, loss of cellular shape, cellular blebbing, evidences of apoptotic bodies, cytoskeleton disorganization and nuclear fragmentation. The results of the oxidative stress study showed that in the early stages of incubation with the strains’ virulence factors, the cell lines increased the production of reactive oxygen species, leading to an intensification of oxidative stress, pointed out as one of the causes of the Pseudomonas aeruginosa strains cytotoxicity. This thesis work paved the way for perceiving and understanding the pathogenic potential of these strains, and future work should be directed in order to achieve a more complete assessment of the mechanisms and cellular processes underlying the pathogenicity of these strains.
A Pseudomonas aeruginosa é um patogéneo oportunista e ubíquo, exibindo altos níveis de resistência a antibióticos e proliferando em muitos ambientes, incluindo unidades de saúde. A alta infecciosidade deste patogéneo em pacientes debilitados e imunocomprometidos, especialmente em pacientes com fibrose cística, está associada a altas taxas de morbidade e mortalidade. Não é de estranhar que esta bactéria se tenha tornado numa das principais preocupações em termos de infeções hospitalares, e por conseguinte, motivado vários trabalhos de caracterização deste patogéneo. Uma colaboração entre o Centro de Biologia Molecular e Ambiental da Universidade do Minho e o Hospital de Braga permitiu o acesso a dois diferentes isolados clínicos do muco pulmonar dos pacientes infetados com Pseudomonas aeruginosa, designados como HB13 e HB15. A estirpe HB13 não produz pigmentos e evidenciou resistência a uma ampla gama de antibióticos. Por outro lado, a estirpe HB15 produz uma quantidade significativa de piocianina e é suscetível a antibióticos. A estirpe PAO1 da Pseudomonas aeruginosa foi utilizada neste trabalho de tese como estirpe de referência. Estas estirpes foram selecionadas para avaliar os seus níveis de citotoxicidade nas linhas celulares L929 e A549, por incubação com os fatores de virulência segregados. As alterações morfológicas e stress oxidativo induzido nestas linhas celulares foram também consideradas neste trabalho de tese. Os resultados do estudo de citotoxicidade mostraram que as estirpes de Pseudomonas aeruginosa quando proliferando fora de um contexto de infeção, continuam capazes de produzir um conjunto de fatores de virulência segregados que induziram altos níveis de inviabilidade celular nas células L929 e A549. De acordo com a literatura, estabeleceu-se que a estirpe HB15 é mais patogênica do que a estirpe HB13, demonstrando um padrão de patogenicidade semelhante ao da estirpe PAO1. A análise da morfologia das células L929 e A549, incubadas com os fatores de virulência das estirpes, por microscopia de contraste de fase e microscopia de fluorescência, revelou várias alterações na morfologia celular, tais como aglutinação celular, alteração da morfologia celular, formação de corpos apoptóticos, desorganização do citoesqueleto e fragmentação nuclear. Os resultados do estudo de stress oxidativo mostraram que, nas fases iniciais de incubação com os fatores de virulência das estirpes, as linhas celulares aumentaram a produção de espécies reativas de oxigénio, conduzindo a uma intensificação do stress oxidativo, apontado como uma das causas da citotoxicidade das estirpes testadas da Pseudomonas aeruginosa. Este trabalho de tese abriu caminho para uma melhor compreensão do potencial patogênico destas estirpes e trabalhos futuros devem ser direcionados a fim de conseguir-se uma avaliação mais completa dos mecanismos e processos celulares subjacentes à patogenicidade destas estirpes.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada (área de especialização em Biomedicina)
URIhttp://hdl.handle.net/1822/44395
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado
DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses

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