Caracterização da patogenicidade e sinalização química de cepas protótipo e amostras clínicas de Escherichia coli uropatogênica frente ao composto LED209 - Lustri, Bruna Cardinali [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
As infecções do trato urinário são frequentes no mundo todo, sendo a Escherichia coli Uropatogênica (UPEC) o patógeno responsável pela maior parte dos casos de cistite e pielonefrite aguda. A patogenicidade das UPECs está relacionada a expressão de diversos fatores de virulência, sendo a regulação da expressão desses fatores mediada por moléculas sinalizadoras químicas que permitem a comunicação célula-célula inter e intra-reinos, o que facilita o processo de colonização e estabelecimento da patogênese. Um dos sistemas responsáveis por essas cascatas de sinalização é composto por uma proteína sensora de membrana (QseC) e outra reguladora de resposta citoplasmática (QseB), constituindo o sistema de dois componentes QseBC, capaz de reconhecer sinais produzidos pelo hospedeiro e por outras bactérias, levando a regulação da expressão de genes de virulência do patógeno. Estudos realizados pelo nosso grupo, evidenciaram atenuação da virulência de patógenos Gram-negativos na ausência do gene qseC, levando ao desenvolvimento de moléculas que atuassem inibindo essa via como o LED209. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar cepas multi-droga resistentes (MDR) de UPECs obtidas a partir de isolados clínicos, além de investigar, in vitro e in vivo, a participação da via QseBC na patogênese e na virulência de cepas de UPECs e isolados clínicos MDR, com o uso do composto LED209 na atenuação da virulência frente a esses patógenos. Também constituiu o objetivo, o uso do ácido 3,4-di-hidroximandélico (DHMA), metabólito intermediário da norepinefrina, como quimioatrativo. Os resultados obtidos demonstraram uma elevada quantidade de isolados clínicos MDR produtores β-lactamases. O fenótipo de motilidade das cepas selvagens de UPEC foi influenciado pelo DHMA, sendo que o mesmo não foi observado para o mutante ∆qseC. Também foi verificado por qRT-PCR que na presença de DHMA, houve redução na expressão gênica de qseC, super expressão de visP e fimH nas cepas de UPEC. O DHMA apresentou efeito de inibição na formação de biofilme a 30°C e 37°C para todas as cepas. O uso do LED209 demonstrou efeito significativo na redução da formação de biofilme nas cepas testadas, embora não tenha afetado a motilidade dessas cepas. Os resultados dos experimentos in vivo não demonstraram diferenças significativas de colonização da bexiga entre as cepas de UPECs testadas e o mutante ∆qseC. Os resultados obtidos abrem perspectiva para o estudo mais aprofundado da influência do DHMA e do LED209 na expressão de genes de virulência em UPECs, além da necessidade de compreender o papel desempenhado por QseC para o processo infeccioso desses patógenos.

Urinary tract infections are found commonly worldwide, whereas Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) is the most prevalent pathogen, responsible for utmost cases of cystitis and acute pyelonephritis. The pathogenicity of UPECs is related to the expression of several virulence factors, and the regulation of the expression of these factors is mediated by chemical signaling molecules. The communication allow inter-intra-kingdom and cell-to-cell facilitates the process of colonization and establishment of pathogenesis. QseBC two-component system is capable of recognizing signals produced by the host leading to regulation of pathogen virulence gene expression. This system consists of membrane sensing protein (QseC) and a cytoplasmic response regulator (QseB) that mediate the entire cascade of virulence genes. Studies conducted by our group showed attenuation of the virulence of Gram-negative pathogens in the absence of the qseC gene, leading to the development of molecules that act by inhibiting this pathway such as LED209. The aim of the present study was to characterize UPEC multidrug-resistant strains (MDR) from clinical isolates. Investigate, in vitro and in vivo, the involvement of the QseBC pathway in the pathogenesis and virulence of UPEC strains and clinical isolates. The use of LED209 and the 3,4-dihydroximandelic acid (DHMA), norepinephrine intermediate metabolite, as chemoattractant, were employed to attenuate of virulence against these pathogens. The results showed a high level of β-lactamases produced by clinical isolates. The motility phenotype of wild UPEC strains was influenced by DHMA at 10 µM concentration, which was not observed for the ∆qseC mutant. It was also verified by qRT-PCR that at 10 µM DHMA concentration, there was a reduction in qseC gene expression, overexpression of visP and fimH in UPEC strains. DHMA showed inhibitory effect on biofilm formation at 30 ° C and 37 ° C for all strains. Experiments with LED209 showed significant effect on reducing biofilm formation in the tested strains, however, showed no significant effect on motility swimming test. The results of the in vivo experiments showed no significant differences in bladder colonization between the UPEC strains and the ∆qseC mutant. These results have opened perspectives to further study the influence of DHMA and LED209 on virulence gene expression of UPEC, as well as point out the need to understand the role played by QseC in these worrisome bacterial pathogens infection.
Characterization of pathogenicity and chemical signaling of prototype strains and clinical samples of uropathogenic Escherichia coli against LED209
Keywords: UPEC; infecção do trato urinário; sinalização química; LED209; urinary tract infection; chemical signaling