Novos reguladores de resposta envolvidos na virulência de Pseudomonas aeruginosa / New response regulators involved in Pseudomonas aeruginosa virulence

Os sistemas de sinalização de dois componentes são sistemas prevalentes em bactérias, permitindo a adaptação a diferentes condições ambientais. O sistema de dois componentes classicamente possui uma proteína histidina quinase, o primeiro componente, capaz de reconhecer o estímulo ambiental e fosforilar o regulador de resposta, o segundo componente. Pseudomonas aeruginosa é uma proteobactéria ubíqua, capaz de infectar hospedeiros filogeneticamente distintos. Esse patógeno oportunista apresenta um dos maiores conjuntos de sistemas de dois componentes em bactérias, que permite que ela sobreviva numa grande gama de ambientes, incluindo humanos. P. aeruginosa UCBPP-PA14 apresenta pelo menos 64 histidina quinases e 76 reguladores de resposta codificados em seu genoma. Diversos sistemas de dois componentes já foram correlacionados com a virulência, sendo o sistema GacSA o exemplo melhor caracterizado. Há poucos estudos sistemáticos sobre o envolvimendo dos reguladores de resposta na virulência de P. aeruginosa e os sinais que induzem a ativação dos reguladores de resposta precisam ser encontrados. Para identificar novos reguladores de resposta envolvidos na patogenicidade, infecções in vitro em macrófagos e in vivo em Drosophila melanogaster foram realizadas neste trabalho. Os macrófagos foram infectados com cada mutante dos reguladores de resposta ou com a linhagem selvagem, e a produção da citocina pró-inflamatória TNF-α e o clearance bacteriano foram determinados. Alternativamente, as moscas foram infectadas utilizando-se a estratégia de feeding e a sobrevivência foi verificada. Utilizando-se essas abordagens, a identificação de diversos reguladores de resposta com papel na virulência foi alcançada, além de se corfirmar o papel de reguladores de resposta já estudados. Um dos novos genes envolvidos em virulência, PA14_26570 (nomeado neste trabalho de atvR), codifica um regulador de resposta atípico com substituição no aspartato fosforilável para glutamato, o que usualmente induz um estado sempre ativo. Um mutante não polar em atvR foi construído e macrófagos infectados com a linhagem ΔatvR confirmaram um maior clearance bacteriano e maior produção de TNF-α em comparação aos macrófagos infectados com a linhagem selvagem. Para comprovar a participação de AtvR durante a patogênese, um modelo de pneumonia aguda em camundongos foi utilizado. Camundongos infectados com a linhagem ΔatvR apresentaram uma maior sobrevivência em comparação aos camundongos infectados com a linhagem selvagem. Além disso, os camundongos infectados com ΔatvR apresentaram menor carga bacteriana, aumento no recrutamento de neutrófilos ativados e aumento na produção de citocinas pró-inflamatórias (TNF-α e IFN-γ). Utilizando-se uma abordagem transcritômica (RNA-Seq), foi determindo diversos genes são regulados positivamente na linhagem superexpressando AtvR em relação à linhagem controle. Dentre esses, os clusters de respiração anaeróbia nar, nir, nor e nos estão incluídos. Esse resultado foi confirmado por qRT-PCR e análises fenotípicas, em que a linhagem ΔatvR apresentou menor crescimento e expressão da nitrato redutase durante condições de hipóxia em comparação à linhagem selvagem. Em suma, neste trabalho foi demonstrado que diversos reguladores de resposta são importantes para a virulência de P. aeruginosa em macrófagos in vitro e in vivo em Drosophila, além de caracterizar o regulador de resposta atípico AtvR, que regula a respiração anaeróbica por desnitrificação, permitindo que P. aeruginosa possa infectar e colonizar o hospedeiro com maior eficiência

Two-component systems are widespread in bacteria, allowing the adaptation to environmental changes. A two-component system is classically composed by a sensor kinase that phosphorylates a cognate response regulator. Pseudomonas aeruginosa is a ubiquitous proteobacterium able to cause disease in several hosts. This opportunistic pathogen presents one of the largest sets of two-component systems known in bacteria, which certainly contributes to its ability to thrive in a wide range of environmental settings, including humans. P. aeruginosa UCBPP-PA14 genome codes for at least 64 sensor kinases and 76 response regulators. Some response regulators are already known to be related to virulence, with the GacSA system as the best characterized. There are no systematic studies about the involvement of P. aeruginosa response regulators in virulence. Moreover, the input signal that triggers the response regulator activation is yet to be uncovered for most systems. To find new response regulators involved in virulence, in vitro infections werecarried out using macrophages. Briefly, the macrophages were infected with each response regulator mutant or the wild-type strain, the pro-inflammatory cytokine production (TNF-α) and the bacterial clearance were evaluated. Using this approach, we identified several response regulators involved in virulence, and we also confirmed the involvement of known response regulators in this process. One of the novel virulence-related response regulators, PA14_26570 (named here as AtvR), is an atypical response regulator with a substitution in the phosphorylable aspartate to glutamate, that usually leads to an always-on state. A non-polar mutant was constructed, and macrophage infection with ΔatvR confirmed an increased bacterial clearance as well as a higher TNF-α production as compared to the wild-type strain. To ascertain the role of AtvR during the pathogenic process, an acute pneumonia model was used. Mice infected with ΔatvR showed an increased survival as compared to mice infected with the wildtype strain. In addition, ΔatvR infected mice showed reduced bacterial burden, increased neutrophil recruitment and activation, as well as increased pro-inflammatory cytokine production (TNF-α and IFN-γ). Also, using a transcriptomic approach (RNASeq), we showed that several genes were upregulated in the strain overexpressing AtvR. These genes include the anaerobic respiration clusters nar, nir, nor and nos. This result was confirmed by qRT-PCR and phenotypic analysis, in which ΔatvR showed reduced growth and nitrate reductase expression during hypoxic conditions as compared to the wild-type strain. In conclusion, we have demonstrated that several response regulators are important for P. aeruginosa virulence in vitro. In addition, we further characterized the atypical response regulator AtvR, which regulates anaerobic respiration via denitrification, allowing this bacterium to infect and colonize the host more efficiently

Temperature affects the hypoxia tolerance of neotropical Cichlid Geophagus brasiliensis

Oxygen and temperature are the most limiting factors in aquatic environments. Several species are exposed to variations of these factors in water because of physical, chemical and biological processes. The objective of this study was to evaluate the metabolic profile and the tolerance to the hypoxia of Geophagus brasiliensis exposed to changes in temperature and oxygen availability. The fish were exposed to 20 and 90% of oxygen saturation combined with different temperatures (20°, 24° and 28° C) for 8 h. Hepatic and muscular glycogen, as well as the activities of lactate dehydrogenase (LDH), malate dehydrogenase (MDH), citrate synthase (CS) and their ratios were evaluated. Both glycogen and MDH activity showed a significant difference in the liver. While CS showed increased activity only in the heart. The increase in LDH activity in the white muscle shows the importance of the anaerobic pathway as energy source in this tissue. The MDH / LDH ratio increased in all tissues, while CS / LDH increased in the liver and decreased in the heart. Based on the results of the present study it may be concluded that this species used the anaerobic metabolism as the main strategy for hypoxia tolerance.(AU)

O oxigênio e a temperatura são os fatores mais limitantes em ambientes aquáticos. Várias espécies são expostas a variações destes fatores na água como resultado de processos físicos, químicos e biológicos. O estudo objetivou avaliar o perfil metabólico e a tolerância à hipóxia de Geophagus brasiliensis expostos a alterações na temperatura e disponibilidade de oxigênio. Os peixes foram expostos a 20% e 90% de saturação de oxigênio combinadas com diferentes temperaturas (20 ° C, 24 ° C e 28 ° C) durante 8h. Foram avaliados o glicogénio hepático e muscular, assim como as atividades das enzimas lactato desidrogenase (LDH), malato desidrogenase (MDH), citrato sintase (CS) e suas razões. Tanto o glicogênio quanto a atividade da MDH apresentaram diferença significativa no fígado. Enquanto a CS apresentou aumento de sua atividade apenas no coração. O aumento da atividade LDH no músculo branco mostra a importância da via anaeróbia como fonte de energia neste tecido. A razão MDH/LDH aumentou em todos os tecidos, enquanto CS/LDH apresentou aumento no fígado e diminuição no coração. Os resultados obtidos permitem concluir que esta espécie utilizou o metabolismo anaeróbio como principal estratégia de tolerância à hipóxia.(AU)

Temperature affects the hypoxia tolerance of neotropical Cichlid Geophagus brasiliensis

Oxygen and temperature are the most limiting factors in aquatic environments. Several species are exposed to variations of these factors in water because of physical, chemical and biological processes. The objective of this study was to evaluate the metabolic profile and the tolerance to the hypoxia of Geophagus brasiliensis exposed to changes in temperature and oxygen availability. The fish were exposed to 20 and 90% of oxygen saturation combined with different temperatures (20°, 24° and 28° C) for 8 h. Hepatic and muscular glycogen, as well as the activities of lactate dehydrogenase (LDH), malate dehydrogenase (MDH), citrate synthase (CS) and their ratios were evaluated. Both glycogen and MDH activity showed a significant difference in the liver. While CS showed increased activity only in the heart. The increase in LDH activity in the white muscle shows the importance of the anaerobic pathway as energy source in this tissue. The MDH / LDH ratio increased in all tissues, while CS / LDH increased in the liver and decreased in the heart. Based on the results of the present study it may be concluded that this species used the anaerobic metabolism as the main strategy for hypoxia tolerance.(AU)

O oxigênio e a temperatura são os fatores mais limitantes em ambientes aquáticos. Várias espécies são expostas a variações destes fatores na água como resultado de processos físicos, químicos e biológicos. O estudo objetivou avaliar o perfil metabólico e a tolerância à hipóxia de Geophagus brasiliensis expostos a alterações na temperatura e disponibilidade de oxigênio. Os peixes foram expostos a 20% e 90% de saturação de oxigênio combinadas com diferentes temperaturas (20 ° C, 24 ° C e 28 ° C) durante 8h. Foram avaliados o glicogénio hepático e muscular, assim como as atividades das enzimas lactato desidrogenase (LDH), malato desidrogenase (MDH), citrato sintase (CS) e suas razões. Tanto o glicogênio quanto a atividade da MDH apresentaram diferença significativa no fígado. Enquanto a CS apresentou aumento de sua atividade apenas no coração. O aumento da atividade LDH no músculo branco mostra a importância da via anaeróbia como fonte de energia neste tecido. A razão MDH/LDH aumentou em todos os tecidos, enquanto CS/LDH apresentou aumento no fígado e diminuição no coração. Os resultados obtidos permitem concluir que esta espécie utilizou o metabolismo anaeróbio como principal estratégia de tolerância à hipóxia.(AU)

Markers of endothelial dysfunction and severity of hypoxaemia in the Eisenmenger syndrome.

Endothelial dysfunction has been reported in hypoxaemic patients with the Eisenmenger syndrome, but a direct correlation between levels of endothelial markers and the severity of hypoxaemia has not been explored. With this in mind, we compared the levels in the plasma of tissue-type plasminogen activator, thrombomodulin, and von Willebrand factor in 25 patients with the Eisenmenger syndrome. They had a median age of 31 years, and were divided into 2 groups according to their recent clinical history. Thus, 18 patients were stable, being in functional class II or III, seen as outpatients, and having peripheral saturations of oxygen of 89 plus or minus 5 percent. In contrast, 7 patients were unstable, showing episodes of symptoms placing them in functional class IV, requiring care in hospital, and manifesting saturations of oxygen of 77 plus or minus 5 percent. We were able to follow 12 patients, 8 who were stable and 4 unstable, for 24 months. At baseline, levels of von Willebrand factor were higher in the unstable patients when compared to those who were stable, at 142 plus or minus 29 and 110 plus or minus 25 units per decilitre, respectively (p equal to 0.013). This correlated positively with oxygen desaturation (p less than 0.020). The structural abnormalities also correlated positively with the magnitude of hypoxaemia (p less than 0.020). Levels remained higher in the unstable patients throughout the period of follow-up (p equal to 0.006). Tissue-type plasminogen activator was also increased, at 14.3 plus or minus 8.4 versus 6.5 plus or minus 2.7 nanograms per millilitre in controls (p less than 0.001), whereas thrombomodulin was decreased, with values of 14.4 versus 34.6 nanograms per millilitre in controls (p for median values of less than 0.001). There was no correlation with saturations of oxygen. We conclude that measurement of von Willebrand factor, as compared with tissue-type plasminogen activator and thrombomodulin, will prove a better marker of endothelial response to hypoxaemia in patients with the Eisenmenger syndrome.

Encefalopatía Hipóxico-Isquémica (EHI) neonatal: necrosis neuronal selectiva, no sólo necrosis y no tan selectiva / Encephalopathy Hypoxia- Ischemia (EHI), newborn necrosis neuronal selective, not necrosis and not selective

El sistema nervioso central (SNC) en desarrollo responde a la injuria a través de procesos generales tales como la inflamación, la muerte celular o la necrosis tisular. Una de las principales causas de lesión en el período perinatal es la deficiencia de oxígeno, generalmente acompañada de isquemia. El tipo de respuesta más común es la necrosis neuronal de diversos núcleos encefálicos, cuya vulnerabilidad suele ser selectiva y variable según el nivel afectado. Si bien el sector glial también puede afectarse, éste muestra una mayor resistencia frente a las noxas. La forma de muerte neuronal genéticamente programada o apoptosis fue reconocida hace décadas, y su mecanismo es aplicado actualmente cada vez con mayor frecuencia a la compresión de entidades anátomo-clínicas que hasta el presente no poseían una clara patogenia. En este sentido, las lesiones del SNC en desarrollo no son una exepción. Los disturbios en el plan de formación del tejido nervioso acarrean daños que, en el mejor de los casos, son sólo parcialmetne reparables. Los que no lo son se manifiestan en una amplia gama de déficit motores, cognitivos, diversas formas de epilepsia y/o trastornos de la personalidad de diferente gravedad

Crisis de Cianosis / Cyanosis of crisis

La crisis de cianosis son eventos hallados casi exclusivamente en la tetralogía de Fallot. Se caracterizan por irritabilidad, cianosis aguda y taquipnea. En situaciones más graves puede llevar a la hipotonía, pérdida de conocimiento, convulsiones, accidente cerebrovascular y muerte. Es el evento más grave de laTetralogía de Fallot. Se observa en 30 por ciento de estos pacientes, mayormente entre los 3 y 5 meses de edad. Se basa fisiopatológicamente en una disminución brusca del flujo pulmonar (generalmente por espasmos infundibular) y aumento del cortocircuito derecha izquierda, con paso de la sangre insaturada al circuito sistémico. Puede ser desencadenado por disminución de la resistencia vascular periférica (hipotensiónarterial, deshidratación), irritación, aumento de la presión pulmonar, etc

Insuficiencia ventilatoria en el postoperatorio: etiología y posibilidades de tratamiento / Postoperative ventilatory insufficiency: ethiology and treatment possibilities

La hipoxia se relaciona con alta morbimortalidad postoperatoria. Sin embargo, las investigaciones de las últimas décadas han enseñado que los enfermos críticos atraviesan períodos prolongados de baja presión parcial de oxígeno, sin empeorar su pronóstico. Comprender que la mortalidad se encuentra en relación a la enfermedad subyacente y no con el grado de hipoxia, ha inducido cambios en los tratamientos suministrados. El más importante de ellos es el desarrollo de nuevos modos de ventilación, cuya finalidad fundamental es no provocar lesiones pulmonares que impidan la posterior recuperación de los enfermos. La FiO2, aparece como el parámetro que más se relaciona con la mortalidad en la evolución de los enfermos graves. La hipoxia responde a múltiples y variadas causas, que pueden aparecer en forma temprana o tardía durante el postoperatorio. Entre las causas precoces el dolor, las atelectasias, las alteraciones de los patrones de sueño por narcóticos y las enfermedades neuromusculares, se encuentran entre las principales. En cambio, el Síndrome de Dificultad Respiratoria del Adulto, puede presentarse como causa de hipoxia en períodos más tardíos. El propósito de este artículo es definir la importancia de un síntoma como la hipoxia en el postoperatorio, y cuál es su significado para definir el pronóstico y tratamiento de los enfermos, de acuerdo a los conocimientos médicos actuales. (AU)