Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/94260
Title: Cyanobacterial Outer Membrane Vesicles and Lipopolysaccharides Virulence In Zebrafish Larvae: Towards The Development Of A New Vaccination Platform
Other Titles: Virulência De Lipopolissacrídeos e Vesículas Extracelulares De Cianobactérias Em Larvas De Peixe-Zebra: Para O Desenvolvimento De Uma Nova Plataforma De Vacinas
Authors: Cardoso, Cláudia Sofia Gomes
Orientador: Coutinho, Filipe Fernandes
Gonçalves, Teresa Maria Fonseca Oliveira
Keywords: Aquacultura; Doenças Bacterianas; Tecnologia de Vacinação; Vesículas Extracelulares - OMV; Lipopolissacarídeos – LPS; Aquaculture; Bacterial Diseases; Vaccine Technology; Outer Membrane Vesicles – OMV; Lipopolysaccharides – LPS
Issue Date: 23-Feb-2021
Serial title, monograph or event: Cyanobacterial Outer Membrane Vesicles and Lipopolysaccharides Virulence In Zebrafish Larvae: Towards The Development Of A New Vaccination Platform
Place of publication or event: CIIMAR
Abstract: Aquaculture provides a controlled environment to produce aquatic animals and plants, aiming to answer human nutritional needs. Disease outbreaks in aquaculture production can represent significant constraints, with losses reaching 3 billion per year. Gram-negative bacteria are responsible for some of the most common bacterial diseases affecting aquaculture, including Aeromonas spp. (furunculosis; haemorrhagic septicaemia), Vibrio spp. (Vibriosis), Photobacterium damselae (photobacteriosis), or Tenacibaculum maritimum (tenacibaculosis), and Gram-positive bacteria such as Mycobacterium marinum (mycobacteriosis). Outer membrane vesicles (OMV) are naturally produced by Gram-negative bacteria, and nowadays, their potential as tools for carrying immunogenic antigens is being studied. Lipopolysaccharides (LPS), are an important constituent of Gram-negative bacteria outer membrane and are linked to strong immunogenic responses in fish. Cyanobacteria display less immunogenic LPS when compared with other Gram-negative bacteria. Several trials were carried out to evaluate how LPS and OMV affected zebrafish (Danio rerio) larvae survival. LPS from common fish pathogens, namely Aeromonas hydrophila, Vibrio harveyi, T. maritimum, and Photobacterium damselae subsp. damselae were extracted through a hot-phenol protocol and tested at different concentrations (50, 100, 250, 500, and 750 μg/mL) in 3 days post fertilization (dpf) zebrafish larvae, for five days. OMV and LPS from Synechocystis sp. PCC 6803 (WT) and its mutants, Synechocystis sp. PCC 6803 ΔTolC (ΔTolC), Synechocystis sp. PCC 6803 ΔTolCΔSpy (ΔTolCΔSpy) and Synechocystis sp. PCC 6803 ΔFucS (ΔFucS) were tested at 250 and 500 μg/mL concentrations, in 3 dpf zebrafish larvae, for five days. The results show that LPS from V. harveyi and T. maritimum are a major virulence factor, whereas the LPS from A. hydrophila and P. damselae are not. The results regarding the LPS from Synechocystis strains showed that LPS from ΔTolC and ΔTolCΔSpy are toxic for zebrafish larvae, while those from WT and ΔFucS are not. On the other hand, the OMVs isolated from the different Synechocystis strains did not affect zebrafish larvae survival. Overall, this study presents evidence that LPS is a highly virulent component in Gram-negative bacteria and the main virulent component of cyanobacterial OMVs. It was also possible to conclude that OMVs from ΔFucS present the most promising adjuvant effect, having the potential to be further developed as new vaccine delivery platforms.
A aquacultura promove um ambiente controlado para a produção de animais e plantas aquáticas, e foi criada com a intenção de responder às necessidades do Homem. O aparecimento de doenças nas produções de aquacultura representa um grande constrangimento, levando a perdas de 3 mil milhões de euros por ano. As doenças bacterianas mais comuns são causadas por bactérias Gram negativas, nomeadamente o género Aeromonas (septicemia hemorrágica), o género Vibrio (Vibriosis), a espécie Photobacterium damselae (photobacteriosis), ou a espécie Tenacibaculum maritimum (tenacibaculosis), e bactérias Gram positivas como a Mycobacterium marinum (micobacteriosis). As bactérias Gram negativas libertam vesículas extracelulares com origem na sua membrana externa, as OMVs, e têm sido usadas para o desenvolvimento do transporte de antigénios. Os lipopolissacarídeos (LPS) são um constituinte importante da membrana externa das bactérias Gram negativas e está associado a intensas respostas imunitárias em peixes. O LPS presente nas cianobactérias apresenta uma menor imunogenicidade quando comparado com o LPS de outras bactérias Gram negativas. Para avaliar o efeito do LPS e das OMVs foram feitos ensaios de imersão com larvas de peixe-zebra (Danio rerio). O LPS foi extraído de patogénicos comuns em peixes através de um protocolo de fenol quente, e as OMVs e o LPS de cianobactérias foram extraídos da espécie Synechocystis sp. PCC 6803 (S6803) e dos mutantes ΔTolC, ΔTolCΔSpy e ΔFucS. O LPS purificado de A. hydrophila, V. harveyi, T. maritimum e P. damselae foi testado em diferentes concentrações (50, 100, 250, 500 e 750 μg/mL) em larvas com 3 dias após a sua fertilização de peixe-zebra, enquanto que as OMVs e o LPS de Synechocystis e dos seus mutantes foram testados às concentrações de 250 e 500 μg/mL. Os resultados mostram que o LPS de V. harveyi e T. maritimum é um fator de virulência importante, enquanto que o LPS de A. hydrophila e P. damselae não é. Os resultados relativamente às OMVs e LPS de S6803 e dos seus mutantes mostram que o LPS de ΔTolC e ΔTolCΔSpy são nocivos para as larvas de peixe-zebra, enquanto que o LPS de S6803 e o mutante ΔFucS não são. Todas as OMVs testadas das diferentes estirpes de S6803 não causam mortalidade nas larvas de peixe-zebra. Concluindo, este estudo prova que o LPS é um componente altamente virulento nas bactérias Gram-negativas, como nas OMVs das cianobactérias. Também possível concluir que a estirpe ΔFucS tem as OMVs com o maior potencial de virem a ser desenvolvidas como novos meios de entrega de antigénios.
Description: Dissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de Medicina
URI: http://hdl.handle.net/10316/94260
Rights: embargoedAccess
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