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da Costa B, Pippi B, Merkel S, Agostinetto G, Zanette RA, Fuentefria AM. Drosophila melanogaster as a model of systemic dermatophytosis. Mycoses 2023; 66:906-910. [PMID: 37434424 DOI: 10.1111/myc.13630] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/12/2023] [Revised: 06/15/2023] [Accepted: 06/29/2023] [Indexed: 07/13/2023]
Abstract
BACKGROUND Dermatophytosis is one of the most common fungal infections worldwide. The distribution of dermatophytes varies across continents, but the genera Trichophyton and Microsporum have emerged as the main isolated agents in humans and animals. OBJECTIVES To validate Drosophila melanogaster flies as a fast and feasible model to study dermatophytic infections. METHODS Wild-type (WT) and Toll-deficient D. melanogaster flies were infected by Trichophyton rubrum, T. mentagrophytes, Microsporum canis and Nannizzia gypsea by pricking with a needle previously dipped in inoculum concentrations ranging from 103 to 108 colony-forming units/mL. Establishment of infection was confirmed by survival curves, histopathological analysis and fungal burden. Thereafter, flies were treated with terbinafine, itraconazole and clioquinol. RESULTS WT flies were predominantly resistant to the infection, whereas Toll-deficient flies succumbed to the four dermatophyte genera tested. The antifungal drugs protected flies from the infection, except for N. gypsea whose survival curves did not differ from the untreated group. CONCLUSIONS This pilot study confirms that D. melanogaster is a suitable model to study the virulence and antifungal drug efficacy in dermatophyte species.
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Affiliation(s)
- Bárbara da Costa
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
- Laboratório de Pesquisa em Micologia Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Bruna Pippi
- Laboratório de Pesquisa em Micologia Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Simone Merkel
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e Terapêutica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Giovanna Agostinetto
- Laboratório de Pesquisa em Micologia Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Régis A Zanette
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e Terapêutica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Alexandre M Fuentefria
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
- Laboratório de Pesquisa em Micologia Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
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Dalla Lana DF, Kaminski TFA, Lavorato SN, Merkel S, Zanette RA, da Rosa PD, Staudt KJ, de Araújo BV, da Costa B, Quatrin PM, Bazana LCG, Ferreira FA, Caurio CFB, de Andrade SF, Alves RJ, Fuentefria AM. In vitro pharmacokinetics/pharmacodynamics modeling and efficacy against systemic candidiasis in Drosophila melanogaster of a bisaryloxypropanamine derivative. Med Mycol 2021; 59:58-66. [PMID: 32407486 DOI: 10.1093/mmy/myaa030] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/12/2019] [Revised: 04/07/2020] [Accepted: 05/07/2020] [Indexed: 12/17/2022] Open
Abstract
The number of deaths due to systemic fungal infections is increasing alarmingly, which is aggravated by the limitations of traditional treatments and multidrug resistance. Therefore, the research and development of new therapeutic options against pathogenic fungi is an urgent need. To evaluate the fungicidal activity of a synthetic compound, 1,3-bis-(3,4-dichlorophenoxy)propan-2-aminium chloride (2j), through time-kill studies and pharmacokinetics/pharmacodynamics (PK/PD) modeling. The protective effect of the compound was also evaluated using the Drosophila melanogaster minihost model of candidiasis. Mathematical modeling of time-kill data of compound 2j was performed to obtain PD characteristics. Additionally, Toll-deficient D. melanogaster flies were infected with a Candida albicans strain and treated with 2j. We observed that compound 2j demonstrated a time- and dose-dependent fungicidal effect against Candida spp. and dermatophytes, even at low concentrations, and rapidly achieved kill rates reaching the maximum effect in less than one hour. The efficacy of the compound against systemic candidiasis in D. melanogaster flies was comparable to that achieved by fluconazole. These results support the potential of compound 2j as a systemic antifungal agent candidate and serve as a starting point for further studies involving mammalian animal models.
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Affiliation(s)
- Daiane Flores Dalla Lana
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | | | - Stefânia Neiva Lavorato
- Centro das Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal do Oeste da Bahia, Bahia, Brazil
| | - Simone Merkel
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e Terapêutica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Régis Adriel Zanette
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e Terapêutica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Priscila Dallé da Rosa
- Programa de Pós-Graduação em Medicina: Ciências Médicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Keli Jaqueline Staudt
- Programa de Pós-Graduação em Medicina: Ciências Médicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Bibiana Verlindo de Araújo
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil.,Programa de Pós-Graduação em Medicina: Ciências Médicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Bárbara da Costa
- Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil
| | - Priscilla Maciel Quatrin
- Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola e do Ambiente, Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil
| | - Luana Candice Genz Bazana
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Felipe Alves Ferreira
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
| | - Cássia Ferreira Braz Caurio
- Programa de Pós-Graduação em Patologia, Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil
| | - Saulo Fernandes de Andrade
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil.,Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola e do Ambiente, Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil
| | - Ricardo José Alves
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
| | - Alexandre Meneghello Fuentefria
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil.,Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola e do Ambiente, Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil
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Pippi B, Merkel S, Staudt KJ, Teixeira ML, de Araújo BV, Zanette RA, Andrade SF, Fuentefria AM. Oral clioquinol is effective in the treatment of a fly model of
Candida
systemic infection. Mycoses 2019; 62:475-481. [DOI: 10.1111/myc.12888] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Revised: 12/06/2018] [Accepted: 12/27/2018] [Indexed: 11/27/2022]
Affiliation(s)
- Bruna Pippi
- Programa de Pós‐Graduação em Microbiologia Agrícola e do AmbienteUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | - Simone Merkel
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e TerapêuticaUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | - Keli Jaqueline Staudt
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências FarmacêuticasUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | | | - Bibiana Verlindo de Araújo
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências FarmacêuticasUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | - Régis Adriel Zanette
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia e TerapêuticaUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | - Saulo Fernandes Andrade
- Programa de Pós‐Graduação em Microbiologia Agrícola e do AmbienteUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências FarmacêuticasUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
| | - Alexandre Meneghello Fuentefria
- Programa de Pós‐Graduação em Microbiologia Agrícola e do AmbienteUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
- Programa de Pós‐Graduação em Ciências FarmacêuticasUniversidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre Brazil
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Merkel S, Heidrich D, Danilevicz CK, Scroferneker ML, Zanette RA. Drosophila melanogaster as a model for the study of Malassezia pachydermatis infections. Vet Microbiol 2018; 224:31-33. [DOI: 10.1016/j.vetmic.2018.08.021] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/22/2018] [Revised: 08/21/2018] [Accepted: 08/21/2018] [Indexed: 12/01/2022]
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Verdi CM, Jesus FPK, Kommers G, Ledur PC, Azevedo MI, Loreto ES, Tondolo JSM, Andrade ENC, Schlemmer KB, Alves SH, Santurio JM. Embryonated chicken eggs: An experimental model for Pythium insidiosum infection. Mycoses 2017; 61:104-110. [PMID: 28972292 DOI: 10.1111/myc.12710] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.1] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/02/2017] [Revised: 09/25/2017] [Accepted: 09/25/2017] [Indexed: 11/28/2022]
Abstract
Pythiosis is a severe disease caused by Pythium insidiosum. Currently, the research on the treatment of pythiosis uses rabbits as an experimental infection model. To reduce the use of animals in scientific experimentation, alternative models are increasingly necessary options. The objective of this study was to establish a new experimental infection model for pythiosis using embryonated chicken eggs. First, we tested the inoculation of 4 zoospore concentrations into the egg allantoic cavity at 3 embryonic days. We observed that increased zoospore concentration causes a decrease in survival time, and at a later embryonic day (the 14th) of infection, embryos showed delayed mortality. To confirm the reproducibility of the model, we chose the 14th embryonic day for the inoculation of 50 zoospores/egg, and the experiment was repeated twice. Mortality began with 30% embryos 48 hours after inoculation, and 95% embryos died within 72 hours. There was no mortality in the uninfected control group. The infection was confirmed by culture, PCR and histopathology. Immunohistochemistry confirmed the presence of hyphae in blood vessels in the umbilical cords in 95% of embryos and only 1 liver (5%). Our results suggest that embryonated eggs can be a very useful alternative infection model to study pythiosis.
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Affiliation(s)
- Camila M Verdi
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Francielli P K Jesus
- Laboratório de Química Orgânica, Programa de Pós-graduação em Química, Departamento de Química Orgânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Glaucia Kommers
- Laboratório de Patologia Veterinária, Departamento de Patologia, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Pauline C Ledur
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Maria I Azevedo
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Erico S Loreto
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Juliana S M Tondolo
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Eduardo N C Andrade
- Graduando em Medicina, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Karine B Schlemmer
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Sydney H Alves
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
| | - Janio M Santurio
- Laboratório de Pesquisas Micológicas, Programa de Pós-graduação em Farmacologia, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brazil
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Tondolo JSM, Loreto ÉS, Ledur PC, Jesus FPK, Silva TM, Kommers GD, Alves SH, Santurio JM. Chemically induced disseminated pythiosis in BALB/c mice: A new experimental model for Pythium insidiosum infection. PLoS One 2017; 12:e0177868. [PMID: 28542438 PMCID: PMC5438141 DOI: 10.1371/journal.pone.0177868] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/13/2016] [Accepted: 05/04/2017] [Indexed: 01/09/2023] Open
Abstract
Pythiosis is a severe and life-threatening disease that affects humans and various animal species. We report a model of vascular/disseminated pythiosis occurring after subcutaneous inoculation of 2 x 104Pythium insidiosum zoospores/mL in immunocompromised BALB/c mice. For this model, we carried out two rounds of experiments. First, we evaluated two protocols of immunosuppression before inoculation: cyclophosphamide at 150 mg/kg (CYP group) and cyclophosphamide 200 mg/kg plus hydrocortisone acetate at 250 mg/kg (CYP+HCA group). It was not possible to obtain mortality in the CYP group; however, the combination of CYP+HCA altered disease outcomes, with mortality rates reaching 60%. Second, we used the CYP+HCA immunosuppression protocol to analyze the histological and immunological statuses triggered by disease. When we inoculated immunocompetent mice with P. insidiosum zoospores, self-healing occurred via increased levels of IL-2, IFN-γ and IL-17A, which are characteristic of the Th1/Th17 cytokine response. For infected and immunosuppressed mice, the cytokine profiles showed high levels of IL-10, IL-6 and TNF-α. Increased IL-10 values are related to fungal infection susceptibility and led us to speculate that infection may be established through suppression of the host immune response. In addition, histopathological evaluation of the kidneys and liver demonstrated the presence of hyphae and the cellular findings suggested an acute vascular inflammation that mimics vascular/disseminated pythiosis in humans. This is the first murine model for pythiosis that is useful both for understanding the pathogenesis of this disease and for evaluating new treatment approaches.
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Affiliation(s)
- Juliana S. M. Tondolo
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Érico S. Loreto
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Pauline C. Ledur
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Francielli P. K. Jesus
- Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química Orgânica, Laboratório de Processos Tecnológicos e Catálise, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Taiara M. Silva
- Departamento de Patologia, Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Glaucia D. Kommers
- Departamento de Patologia, Laboratório de Patologia Veterinária, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Sydney H. Alves
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
| | - Janio M. Santurio
- Departamento de Microbiologia e Parasitologia, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil
- * E-mail:
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