Paracoccidioides spp.: the structural characterization of extracellular matrix, expression of glucan synthesis and associated genes and adhesins during biofilm formation

The genus Paracoccidioides includes Paracoccidioides lutzii and the Paracoccidioides brasiliensis complex, which comprises four phylogenetic species. A key feature distinguishing planktonic growth from biofilm is the presence of a 3D extracellular matrix (ECM). Therefore, in this study, we analyzed biofilm formation in different species of Paracoccidioides yeast phase, characterized the structural elements of the matrix of P. brasiliensis (Pb18), P. lutzii (Pl01 and 8334) and P. restrepiensis (339 and 192) and evaluated the expression of glucan genes, according to the stage of biofilm evolution for P. brasiliensis. The strains were cultivated in planktonic and biofilm form for 24–144 h. The fungi biomass and metabolic activity were determined by crystal violet and tetrazolium salt reduction (XTT) tests and colony-forming unit (CFU) by plating. The biofilm structure was designed using scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy techniques. The extracellular matrix of P. brasiliensis and P. lutzii biofilms was extracted by sonication, and polysaccharides, proteins, and extracellular DNA (eDNA) were quantified. The RNA was extracted with the Trizol® reagent and quantified; then, the cDNA was synthesized to analyze the enolase expression, 14-3-3, FKS1, AGS1, GEL3, and KRE6 genes by real-time PCR. All strains of Paracoccidioides studied form a biofilm with more significant metabolic activity and biomass values in 144 h. The extracellular matrix of P. brasiliensis and P. lutzii had a higher content of polysaccharides in their composition, followed by proteins and eDNA in smaller quantities. The P. brasiliensis biofilm kinetics of formation showed greater expression of genes related to glucan's synthesis and its delivery to the external environment in addition adhesins during the biofilm's adhesion, initiation, and maturation. The GEL3 and enolase genes increased in expression within 24 h and during the biofilm maturation period, there was an increase in 14-3-3, AGS1, and FKS1. Furthermore, at 144 h, there was a decrease in KRE6 expression and an increase in GEL3. This study highlights the potential for biofilm formation for three species of Paracoccidioides and the main components of the extracellular matrix that can contribute to a better understanding of biofilm organization

Galleria mellonella: estudo de modelo invertebrado para ativação de virulência do complexo Sporothrix schenckii: Galleria mellonella: an invertebrate model study to activating the virulence of the Sporothrix schenckii Complex

A resposta imunológica frente às infecções fúngicas varia com o tipo de micose, que depende do fator de virulência do microrganismo. A esporotricose é uma micose subcutânea endêmica no Brasil e possui como um dos seus principais agentes o fungo Sporothrix brasiliensis, este é o agente de maior virulência do complexo Sporothrix scheencki. Esta é justificada pela interação dos seguintes fatores: secreção de moléculas antigênicas, como a gp70 e melanina, além do dimorfismo térmico. Essa micose possui alta incidência, porém há poucos estudos acerca da interação dos fatores de virulência com o hospedeiro. O estudo em organismos vivos é essencial para compreensão dos mecanismos de interação, adesão e dano tecidual deste patógeno, uma vez tendo conhecimento destas interações patógeno-hospedeiro, os caminhos para a terapêutica destas infecções fúngicas serão melhores elucidados. Um dos testes in vivo é baseado no modelo da Galleria mellonella ou traça da cera. O estudo teve como objetivo estudar a Galleria mellonella como modelo invertebrado in vivo para reativação dos fatores de virulência do complexo Sporothrix schenckii. A G. mellonella é atualmente empregada em estudos de patofisiologia e virulência de bactérias e fungos, pois o seu sistema imune possui mecanismos imunológicos semelhantes aos presentes em mamíferos, o que permite obter resultados satisfatórios. Para reativar a os fatores de virulências foi feito: a) Seleção da concentração de células adequadas para infectar as larvas de Galleria mellonella; b) Recuperação das células fúngicas viáveis após a morte das larvas; e c) Construção da curva de sobrevivência das larvas do primeiro e do segundo grupo infectado. Este trabalho foi executado no Laboratório de Micologia Clínica e Laboratório de Imunologia e Virologia Clínicas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da UFAM. Foi utilizado microrganismo do Complexo Sporothrix preservado na Sala de Coleção de Microrganismos da FCF. As larvas de Galleria selecionadas para os ensaios de sobrevivência tiveram peso entre 100 e 150 mg. Houve um grupo infecção e um grupo controle, onde 10 larvas foram infectadas no primeiro grupo, e o tempo de morte foi avaliado. Após a morte das larvas, a hemolinfa foi obtida através da trituração do invertebrado e, posteriormente, foi filtrada. A lâmina foi preparada a partir do pellet formado, e, sob a visualização microscópica, foi possível observar células leveduriformes, a forma associada com a manifestação da doença

Nanotechnology-Based Approaches for Voriconazole Delivery Applied to Invasive Fungal Infections

Invasive fungal infections increase mortality and morbidity rates worldwide. The treatment of these infections is still limited due to the low bioavailability and toxicity, requiring therapeutic monitoring, especially in the most severe cases. Voriconazole is an azole widely used to treat invasive aspergillosis, other hyaline molds, many dematiaceous molds, Candida spp., including those resistant to fluconazole, and for infections caused by endemic mycoses, in addition to those that occur in the central nervous system. However, despite its broad activity, using voriconazole has limitations related to its non-linear pharmacokinetics, leading to supratherapeutic doses and increased toxicity according to individual polymorphisms during its metabolism. In this sense, nanotechnology-based drug delivery systems have successfully improved the physicochemical and biological aspects of different classes of drugs, including antifungals. In this review, we highlighted recent work that has applied nanotechnology to deliver voriconazole. These systems allowed increased permeation and deposition of voriconazole in target tissues from a controlled and sustained release in different routes of administration such as ocular, pulmonary, oral, topical, and parenteral. Thus, nanotechnology application aiming to delivery voriconazole becomes a more effective and safer therapeutic alternative in the treatment of fungal infections