Biofilme, imunopatogênese e abordagens terapêuticas na infecção por Arthrographis kalrae: caracterização em modelos in vitro e de infecção sistêmica

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dc.contributor.advisorItano, Eiko Nakagawa
dc.contributor.authorSouza, Bianca Dorana de Oliveira
dc.contributor.bancaLioni, Lucy Megumi Yamauchi
dc.contributor.bancaRamos, Solange de Paula
dc.contributor.bancaSuguiura, Igor Massahiro de Souza
dc.contributor.bancaVenâncio, Emerson José
dc.contributor.coadvisorOno, Mário Augusto
dc.coverage.extent96 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-27T12:21:59Z
dc.date.available2026-08-27T12:21:59Z
dc.date.issued2026-04-30
dc.description.abstractArthrographis kalrae é um patógeno oportunista emergente com reconhecido potencial neurotrópico e angioinvasivo. Apesar de sua relevância clínica, pouco se sabe sobre o papel da formação de biofilmes e dos antígenos solúveis derivados dessas estruturas nas interações patógeno-hospedeiro. Além disso, o diagnóstico e o tratamento da infecção por A. kalrae permanecem como desafios clínicos. Este estudo teve como objetivos caracterizar a formação de biofilme e o perfil de seus antígenos solúveis in vitro, descrever a patogênese da infecção sistêmica em modelo murino e avaliar a eficácia terapêutica dos antifúngicos itraconazol e terbinafina. A formação de biofilme por A. kalrae foi caracterizada por meio da quantificação de biomassa (cristal violeta) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Macrófagos RAW 264.7 foram expostos a células planctônicas ou associadas ao biofilme, bem como a antígenos livres de células (CFA). Ambas as formas de crescimento reduziram a viabilidade dos macrófagos e inibiram significativamente a produção de óxido nítrico (NO) e interleucina-6 (IL-6) induzida por lipopolissacarídeos (LPS) (p < 0.0001). Observou-se um efeito inibitório na produção de NO mais pronunciado nas células e CFA derivados de biofilme, os quais também exibiram maior citotoxicidade em macrófagos não ativados (p < 0.05). A análise de biofilmes demonstrou um aumento progressivo na biomassa, nas estruturas características de biofilme e por immunoblotting na reatividade antigênica e enriquecimento de componentes de alta massa molecular durante a maturação do biofilme (48 - 144 h). Paralelamente, na etapa in vivo, camundongos BALB/c foram infectados por via intravenosa, tratados ou não e monitorados quanto a sinais clínicos, carga fúngica tecidual (unidade formadora de colônia - UFC), alterações histopatológicas, antigenemia e resposta imune humoral. Os resultados demonstraram que 30% dos animais do grupo controle infectado/não tratado desenvolveram uma síndrome neurológica caracterizada por tremores, ataxia, inclinação cefálica, giros e andar em círculos. Colônias viáveis foram recuperadas da maioria dos órgãos avaliados (cérebro, rim, fígado, baço), com exceção dos pulmões, evidenciando o tropismo sistêmico do fungo. O tratamento com terbinafina (75 mg/kg) preveniu totalmente o surgimento de sinais neurológicos graves e evitou a perda de peso, enquanto o itraconazol (50 mg/kg) reduziu a incidência da síndrome de 30% para 11.1%. A terbinafina também promoveu uma redução significativa da carga fúngica no fígado e baço (p < 0,05) em comparação ao grupo controle, eficácia não atingida pelo itraconazol. A histopatologia cerebral do grupo controle infectado/não tratado revelou meningoencefalite multifocal com infiltrados inflamatórios nas regiões meníngea, cortical, talâmica e hipotalâmica. Nessas regiões, foram detectadas alterações como microabscessos, manguitos perivasculares e início de gliose. Camundongos tratados com terbinafina apresentaram proteção neural superior, com apenas infiltrados inflamatórios leves e localizados, enquanto o grupo itraconazol exibiu manguitos perivasculares moderados e gliose persistente. Ambos os fármacos reduziram os níveis de antígenos circulantes (antigenemia) (p < 0.05); no entanto, apenas o tratamento com terbinafina resultou na diminuição dos níveis de anticorpos IgG específicos (p < 0.05). Adicionalmente, a presença de antígenos foi detectada na urina dos camundongos infectados. Em conclusão, a formação de biofilme por A. kalrae induz alterações qualitativas e quantitativas na produção de antígenos, potencializando tanto os efeitos citotóxicos quanto os imunomoduladores. Os achados confirmam a agressividade neurotrópica do patógeno e demonstram que a antigenemia e a resposta humoral são biomarcadores sensíveis para o monitoramento da eficácia antifúngica. A terbinafina surge como uma estratégia terapêutica superior neste modelo de micose sistêmica neuroinvasiva.
dc.description.abstractother1Arthrographis kalrae is an emerging opportunistic pathogen with recognized neurotropic and angioinvasive potential. Despite its clinical relevance, little is known about the role of biofilm formation and soluble biofilm-derived antigens in host-pathogen interactions. Furthermore, the diagnosis and treatment of A. kalrae infection remain clinical challenges. This study aimed to characterize in vitro biofilm formation and the profile of its soluble antigens, describe the pathogenesis of systemic infection in a murine model, and evaluate the therapeutic efficacy of the antifungals itraconazole and terbinafine. Biofilm formation by A. kalrae was characterized by biomass quantification (crystal violet) and scanning electron microscopy (SEM). RAW 264.7 macrophages were exposed to planktonic or biofilm-associated cells, as well as cell-free antigens (CFA). Both growth forms reduced macrophage viability and significantly inhibited lipopolysaccharide (LPS)-induced production of nitric oxide (NO) and interleukin-6 (IL-6) (p < 0.0001). A more pronounced inhibitory effect on NO production was observed with biofilm-derived cells and CFA, which also exhibited higher cytotoxicity in non-activated macrophages (p < 0.05). Biofilm analysis demonstrated a progressive increase in biomass, characteristic biofilm structures, and, by immunoblotting, increased antigenic reactivity and enrichment of high-molecular-weight components during biofilm maturation (48 - 144 h). Concurrently, in the in vivo phase, BALB/c mice were infected intravenously, treated or left untreated, and monitored for clinical signs, tissue fungal burden (colony-forming units - CFU), histopathological changes, antigenemia, and humoral immune response. Results showed that 30% of the animals in the infected/untreated control group developed a neurological syndrome characterized by tremors, ataxia, head tilt, spinning, and circling behavior. Viable colonies were recovered from most evaluated organs (brain, kidney, liver, spleen), except for the lungs, highlighting the systemic tropism of the fungus. Terbinafine treatment (75 mg/kg) completely prevented the onset of severe neurological signs and prevented weight loss, whereas itraconazole (50 mg/kg) reduced the syndrome incidence from 30% to 11.1%. Terbinafine also promoted a significant reduction in fungal burden in the liver and spleen (p < 0.05) compared to the control group, an efficacy not achieved by itraconazole. Brain histopathology of the infected/untreated control group revealed multifocal meningoencephalitis with inflammatory infiltrates in the meningeal, cortical, thalamic, and hypothalamic regions. In these regions, alterations such as microabscesses, perivascular cuffing, and early gliosis were detected. Terbinafine-treated mice showed superior neural protection, presenting only mild, localized inflammatory infiltrates, whereas the itraconazole group exhibited moderate perivascular cuffing and persistent gliosis. Both drugs reduced circulating antigen levels (antigenemia) (p < 0.05); however, only terbinafine treatment resulted in decreased levels of specific IgG antibodies (p < 0.05). Additionally, the presence of antigens was detected in the urine of infected mice. In conclusion, biofilm formation by A. kalrae drives qualitative and quantitative changes in antigen production, enhancing both cytotoxic and immunomodulatory effects. These findings confirm the pathogen’s neurotropic aggressiveness and demonstrate that antigenemia alongside the humoral response serve as sensitive biomarkers for monitoring antifungal efficacy. Terbinafine emerges as a superior therapeutic strategy in this model of neuroinvasive systemic mycosis.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19645
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCB - Departamento de Ciências Patológicas
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Patologia Experimental
dc.subjectImunomodulação
dc.subjectInfecções fúngicas invasivas
dc.subjectMeningoencefalite
dc.subjectNeurotropismo
dc.subjectTerbinafina
dc.subject.capesCiências Biológicas - Imunologia
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Imunologia
dc.subject.keywordsImmunomodulation
dc.subject.keywordsInvasive fungal infections
dc.subject.keywordsMeningoencephalitis
dc.subject.keywordsNeurotropism
dc.subject.keywordsTerbinafine
dc.titleBiofilme, imunopatogênese e abordagens terapêuticas na infecção por Arthrographis kalrae: caracterização em modelos in vitro e de infecção sistêmica
dc.title.alternativeBiofilm, immunopathogenesis, and therapeutic approaches in Arthrographis kalrae infection: characterization in in vitro and systemic infection models
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Biológicas

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