Interaction of malaria parasites with host late endocytic and autophagic pathways is essential for Plasmodium liver stage development

RESUMO: A Malária é causada por parasitas do género Plasmodium, sendo a doença parasitária mais fatal para o ser humano. Apesar de, durante o século passado, o desenvolvimento económico e a implementação de diversas medidas de controlo, tenham permitido erradicar a doença em muitos países, a Malária continua a ser um problema de saúde grave, em particular nos países em desenvolvimento. A Malária é transmitida através da picada de uma fêmea de mosquito do género Anopheles. Durante a picada, os esporozoítos são injetados na pele do hospedeiro, seguindo-se a fase hepática e obrigatória do ciclo de vida. No fígado, os esporozoítos infetam os hepatócitos onde se replicam, dentro de um vacúolo parasitário (VP) e de uma forma imunitária silenciosa, em centenas de merozoitos. Estas novas formas do parasita são as responsáveis por infetar os eritrócitos, iniciando a fase sanguínea da doença, onde se os primeiros sintomas se manifestam, tais como a característica febre cíclica. A fase hepática da doença é a menos estudada e compreendida. Mais ainda, as interações entre o VP e os organelos da células hospedeira estão ainda pouco caracterizados. Assim, neste estudo, as interações entre os organelos endocíticos e autofágicos da célula hospedeira e o VP foram dissecados, observando-se que os anfisomas, que são organelos resultantes da intersecção do dois processos de tráfego intracelular, interagem com o parasita. Descobrimos que a autofagia tem também uma importante função imunitária durante a fase hepática inicial, ao passo, que durante o desenvolvimento do parasita, já numa fase mais tardia, o parasita depende da interação com os endossomas tardios e anfisomas para crescer. Vesiculas de BSA, EGF e LC3, foram, também, observadas dentro do VP, sugerindo que os parasitas são capazes de internalizar material endocítico e autofágico do hospedeiro. Mais ainda, mostramos que esta interação depende da cinase PIKfyve, responsável pela conversão do fosfoinositidio-3-fosfato no fosfoinositidio-3,5-bifosfato, uma vez que inibindo esta cinase o parasita não é capaz de crescer normalmente. Finalmente, mostramos que a proteína TRPML1, uma proteína efetora do fosfoinositidio-3,5-bifosfato, e envolvida no processo de fusão das membranas dos organelos endocíticos e autofágicos, também é necessária para o crescimento do parasita. Desta forma, o nosso estudo sugere que a membrana do VP funde com vesiculas endocíticas e autofágicas tardias, de uma forma dependente do fositidio-3,5-bifosfato e do seu effetor TRPML1, permitindo a troca de material com a célula hospedeira. Concluindo, os nossos resultados evidenciam que o processo autofágico que ocorre na célula hospedeira tem um papel duplo durante a fase hepática da malaria. Enquanto numa fase inicial os hepatócitos usam o processo autofágico como forma de defesa contra o parasita, já durante a fase de replicação o VP funde com vesiculas autofágicas e endocíticas de forma a obter os nutrientes necessários ao seu desenvolvimento.--------- ABSTRACT: Malaria, which is caused by parasites of the genus Plasmodium, is the most deadly parasitic infection in humans. Although economic development and the implementation of control measures during the last century have erradicated the disease from many areas of the world, it remains a serious human health issue, particularly in developing countries. Malaria is transmitted by female mosquitoes of the genus Anopheles. During the mosquito blood meal, Plasmodium spp. sporozoites are injected into the skin dermis of the vertebrate host, followed by an obligatory liver stage. Upon entering the liver, Plasmodium parasites infect hepatocytes and silently replicate inside a host cell-derived parasitophorous vacuole (PV) into thousands of merozoites. These new parasite forms can infect red blood cells initiating the the blood stage of the disease which shows the characteristic febrile malaria episodes. The liver stage is the least characterized step of the malaria infection. Moreover, the interactions between the Plasmodium spp. PV and the host cell trafficking pathways are poorly understood. We dissected the interaction between Plasmodium parasites and the host cell endocytic and autophagic pathways and we found that both pathways intersect and interconnect in the close vicinity of the parasite PV, where amphisomes are formed and accumulate. Interestingly, we observed a clearance function for autophagy in hepatocytes infected with Plasmodium berghei parasites at early infection times, whereas during late liver stage development late endosomes and amphisomes are required for parasite growth. Moreover, we found the presence of internalized BSA, EGF and LC3 inside parasite vacuoles, suggesting that the parasites uptake endocytic and autophagic cargo. Furthermore, we showed that the interaction between the PV and host traffic pathways is dependent on the kinase PIKfyve, which converts the phosphoinositide PI(3)P into PI(3,5)P2, since PIKfyve inhibition caused a reduction in parasite growth. Finally, we showed that the PI(3,5)P2 effector protein TRPML1, which is involved in late endocytic and autophagic membrane fusion, is also required for parasite development. Thus, our studies suggest that the parasite parasitophorous vacuole membrane (PVM) is able to fuse with late endocytic and autophagic vesicles in a PI(3,5)P2- and TRPML1-dependent manner, allowing the exchange of material between the host cell and the parasites, necessary for the rapid development of the latter that is seen during the liver stage of infection. In conclusion, we present evidence supporting a specific and essential dual role of host autophagy during the course of Plasmodium liver infection. Whereas in the initial hours of infection the host cell uses autophagy as a cell survival mechanism to fight the infection, during the replicative phase the PV fuses with host autophagic and endocytic vesicles to obtain nutrients required for parasite growth.

Uncovering the role of IFNAR1 in Experimental Cerebral malaria

Dissertation presented the Ph.D degree in Biology

the liver endoplasmic reticulum in malaria liver infection

Malaria, a disease caused by Plasmodium, represents a major health problem with a still disconcertingly high mortality rate (655 000 malaria deaths were estimated by the World Health Organization in 2012), mainly in Africa [1]. After a bite by an infected Anopheles mosquito occurs, Plasmodium sporozoites reach their target organ, the liver, within minutes. After traversing several hepatocytes, the parasite invades a final one and establishes a parasitophorous vacuole, where it replicates exponentially generating thousands of infective merozoites, the red blood cell infectious forms that are released in the blood stream. The liver stage is the first obligatory phase of malaria infection and, although no symptoms are associated with it, it is absolutely crucial to the establishment of a successful infection.(...)

Unraveling maternal and fetal genetic factors protecting from Pregnancy Associated Malaria in the mouse

Malaria is one of the most devastating diseases in the world. In Plasmodium endemic regions, pregnant women are among the most vulnerable groups. Pregnancy Associated Malaria (PAM) threatens both maternal and foetal lives. Despite differences between human and mouse placentas PAM mouse models recapitulate key pathological features of human PAM. Here we describe new PAM models of mid gestation infection in the C57BL/6 mouse.(...)

A Natural Protective Mechanism Against Malaria

Malaria is an infectious disease of humans and other animals including birds, reptiles and most mammals. It is transmitted via the inoculation of Plasmodium sporozoites into the skin through the bite of an infected female Anopheles mosquito. Although every year, around 700.000 lives are perished, mainly children under the age of 3-5 years old, to Plasmodium infection this deadly parasite has a relatively low efficiency of transmission from mosquitoes into humans.(...)

Host genetic factors in mouse malaria liver stage infection

Fundação para a Ciência e a Tecnologia

National suicide prevention strategy for Afghanistan (NSPS)

RESUMO: Do suicídio no Afeganistão é uma prioridade de saúde pública. O Afeganistão é um país de baixo rendimento, emergindo de três décadas de conflitos. Há uma alta prevalência de sofrimento psicológico, perturbações mentais e abuso de substâncias. Existem várias questões sociais, tais como, desequilíbrio/violência de género, pobreza, atitudes e costumes obsoletos, rápidas mudanças sócio-culturais, violação dos direitos humanos e especialmente dos direitos das mulheres e das crianças. Estes fatores de risco contribuem para o aumento da vulnerabilidade da população em relação ao suicídio. A relativa alta taxa de suicídio no Afeganistão é especialmente significativa comparada com as taxas baixas em todos os países islâmicos. Os estudos mostraram predominância de suicídio nas mulheres (95%) e em pessoas jovens. Existe, por isso, uma necessidade urgente do país ter uma estratégia de prevenção do suicídio. A estratégia foi desenvolvida pela criação de um grupo técnico/ de assessoria multi-sectorial de diferentes intervenientes tais como governo, ONGs, agências doadoras, as famílias das vítimas e outraas partes interessadas. A estratégia baseia-se os seguintes valores chave:, respeito pelas diversidades; sensibilidade para as questões sócio-cultura-religiosa e de género; promoção da dignidade da sociedade; respeito pelos direitos humanoss.. Os 'seis pontos estratégicos' são: envolvimento das principais partes interessadas e criação de colaboração intersectorial coordenada; fornecimento de cuidados às pessoas que fazem tentativas de suicídio e às suas famílias; melhoria dos serviços para pessoas com doença mental e problemas psicossociais; promover uma comunicação e imagem adequada dos comportamentos suicidas, pelos meios de comunicação; reduzir o acesso aos meios de suicídio e coligir informação sobre as taxas de suicídio, os fatores de risco, os fatores protetores e as intervenções eficazes. A estratégia nacional de prevenção do suicídio será inicialmente implementada por 5 anos, com uma avaliação anual do plano de acção para entender os seus pontos fortes e limitações. Recomendações e sugestões serão incorporadas nos próxima planos anuais para uma intervenção eficaz. Um sistema de monitorização irá medir o progresso na implementação da estratégia.-----------------------------ABSTRACT: Suicide in Afghanistan is a public health priority. Afghanistan is a low-income country, emerging from three decades of conflicts. There is high prevalence of mental distress, mental disorders and substance abuse. There are multiple social issues, such as gender imbalance/violence, poverty, obsolete attitudes and customs, rapid social-cultural changes, human right violations, and especially women and children rights. These risk factors contribute to increase the vulnerability of the population for suicide. The relative high rate of suicide in Afghanistan is especially significant as the rates are low in all Islamic countries. Research studies have shown predominance of suicide in women (95%) and in young age people. There is an urgent need for the country to have a suicide prevention strategy. The strategy has been developed by establishing a multi-sectoral technical/advisory group of different stakeholders from government, NGOs, donor agencies, victim’s families, and interested parties. The strategy is based on the following key values, namely, respect for diversities; sensitiveness to socio-culture-religious and gender issues; promotion of the society dignity and respect for the human rights of people. The six ‘Strategic directions’ are: involving key stakeholders and creating coordinated inter-sectoral collaboration; providing after care for people making a suicide attempt and their families; improving services for people with mental disorders and psycho-social problems; promoting the safe reporting and image of suicidal behaviour by media; reducing access to the means of suicide and gathering information about suicide rates, risk factor, protective factors and effective interventions. The National Suicide Prevention Strategy will be initially implemented for 5 years, with an annual evaluation of the action plan to understand the strengths and limitations. Recommendations and suggestions will be incorporated into the next annual plans for effective intervention. A monitoring framework will measure progress in implementing the strategy.