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.

Doença do armazenamento lisossomal induzida pelo consumo de sida carpinifolia (Malvaceae) em ovinos.

A Sida carpinifolia tem como substância ativa tóxica o alcalóide indolizidínico 1,2,8-triol, também chamado de swainsonina. Este alcalóide age inibindo por competição a enzima α-manosidase do lisossomo e a enzima α-manosidase II do aparelho de Golgi. Essa inibição resulta em uma degradação deficiente dos oligossacarídeos, causando seu acúmulo no interior da célula que leva a vacuolização e morte. Para este estudo foram utilizados sete ovinos que receberam Sida carpinifolia secada à sombra e moída. Um animal morreu sem apresentar sinais clínicos, aos 18 dias do início do experimento, e foi necropsiado. Outros cinco animais foram eutanasiados e necropsiados aos 30, 45, 53, 75 e 100 dias. A fim de se verificarem as regressões dos sinais clínicos e lesões microscópicas, um ovino teve a Sida carpinifolia retirada da sua dieta ao 80º dia do experimento e foi eutanasiado e necropsiado aos 150 dias após o início do experimento. A quantidade mínima consumida voluntariamente da planta seca foi de 11,19 g/kg/dia e a quantidade máxima foi de 30,31 g/kg/dia. O quadro clínico e evolução da doença foi semelhante em todos os casos, observando-se diarréia em torno dos 20 dias do experimento. A partir dos 25 dias os ovinos apresentaram sinais clínicos neurológicos caracterizados por ataxia com hipermetria e dismetria, tremores da cabeça, reações posturais atípicas, quedas freqüentes, lentidão dos movimentos, dificuldade em apreender e deglutir os alimentos. Esses sinais clínicos se acentuavam quando os animais eram manuseados. Em quatro animais foi observada emaciação progressiva. Na necropsia foi observado apenas aumento de volume dos linfonodos mesentéricos. Na microscopia foram observadas alterações mais significativas no sistema nervoso central, caracterizando-se por distensão e vacuolização citoplasmática múltipla e acentuada, afetando principalmente as células de Purkinje do cerebelo, os neurônios do córtex cerebral, do tálamo, do mesencéfalo e dos cornos ventrais da medula espinhal. Também foram observados esferóides axonais no encéfalo e mais freqüentes na camada granular do cerebelo. A vacuolização citoplasmática característica foi observada também no epitélio dos ácinos pancreáticos e dos túbulos renais e, ainda, nas células foliculares da tireóide, nos hepatócitos e macrófagos de órgãos linfóides. As lesões ultra-estruturais observadas foram vacuolizações citoplasmáticas algumas envoltas por membranas em neurônios de Purkinje do cerebelo e nas células foliculares da tireóide. O ovino que permaneceu 70 dias sem consumir Sida carpinifolia não apresentou alterações significativas. Na microscopia eletrônica apresentava apenas dilatação do retículo endoplasmático rugoso das células de Purkinje do cerebelo. Na histoquímica das lectinas, os vacúolos nas células de Purkinje do cerebelo reagiram fortemente com a Concanavalia ensiformis, Triticum vulgaris e Triticum vulgaris succinilado. O padrão obtido neste estudo é similar ao encontrado em ovinos naturalmente intoxicados por Sida carpinifolia.

Características das células espumosas no fígado, linfonodos mesentéricos e intestino de bovinos associados ao consumo de Brachiaria ssp.

Foram estudados fragmentos dos fígados, linfonodos hepáticos e mesentéricos, bem como dos intestinos de 100 bovinos machos, castrados, entre 3 e 4 anos de idade, da raça Nelore e provenientes do estado de Mato Grosso, onde eram mantidos em pastagens de Brachiaria decumbens e/ou Brachiaria brizantha. Macroscopicamente, os fígados apresentavam coloração amarela que se mantinha mesmo após a fixação em formalina, o que não foi constatado nos animais alimentados com outros pastos. O parênquima dos linfonodos apresentava áreas esbranquiçadas em forma de estrias paralelas, especialmente intensas nos linfonodos hepáticos. As alterações histológicas incluíram tumefação de hepatócitos, colangite mononuclear, áreas com proliferação de ductos e a presença de macrófagos espumosos de distribuição multifocal no fígado, nos linfonodos mesentéricos e hepáticos e na submucosa do intestino. Os tecidos com células espumosas foram submetidos a estudos histoquímicos, lectinoistoquímicos e imunoistoquímicos com o objetivo de caracterizar o conteúdo destas células. Através da Coloração de Perls, constatou-se as células espumosas com citoplasma corados de azul-claro, especialmente nos linfonodos e evidenciando a presença de depósitos de sais férricos, possivelmente em conseqüência da fagocitose de eritrócitos extravasados. Na imunoistoquímica, o anticorpo Mac 387, marcador de macrófagos, não marcou as células espumosas. Na lectinoistoquímica, observou-se que a lectina PNA atuou como marcador devido às altas afinidade e especificidade de união com as células espumosas. Com esta lectina, observaram-se células espumosas isoladas, as quais não eram vistas através de outras colorações. Além disto, em estudos feitos em humanos e em nossos animais, a PNA demonstrou ser específica para macrófagos, o que reforça a hipótese de que as células espumosas sejam macrófagos. A comparação do padrão de afinidade das lectinas entre os animais alimentados e os não alimentados com Brachiaria sp., demonstrou que há alterações na composição de glicídios nos animais alimentados por Brachiaria spp.

Estudo histológico e ultra-estrutural das lesões hepáticas e alterações enzimáticas causadas pela intoxicação por Myoporum laetum em ovinos e bovinos.

Amostras de Myoporum laetum foram colhidas durante a primavera e verão e administradas a sete ovinos e seis bovinos em doses únicas de 20 e 30g/kg. Amostras de sangue e biopsias hepáticas foram obtidas destes animais e de 4 ovinos e 3 bovinos controles, antes e 1, 3 e 7 dias após a administração da planta. As biopsias foram analisadas histológica e ultra-estruturalmente. A partir das amostras de sangue analisaram-se os níveis séricos de GGT, AST e bilirrubina total. Os sinais clínicos, em ovinos, caracterizaram-se, especialmente, por depressão, diminuição dos movimentos ruminais, fezes ressequidas, tenesmo, ranger de dentes, dispnéia e lesões de fotossensibilização. Em bovinos, o quadro clínico foi discreto. Em ovinos os níveis enzimáticos de AST, GGT e bilirrubina total elevaram-se 24 horas após a administração da planta, mas não nos controles. Os principais achados histológicos, em ovinos, incluíram vacuolização de hepatócitos, fibrose portal, proliferação de ductos biliares e necrose de hepatócitos periportais. Os estudos ultra-estruturais, em ovinos, revelaram hiperplasia do retículo endoplasmático liso, tumefação de hepatócitos, degranulação e vesiculação do retículo endoplasmático rugoso, presença de cristais aciculares, retenção biliar, tumefação de mitocôndrias e várias outras alterações degenerativas. Em bovinos, os sinais clínicos, achados histológicos e ultra-estruturais e alterações bioquímicas foram menos evidentes. A evolução da doença foi compatível com as alterações clínicas, histopatológicas, ultra-estruturais e com a atividade enzimática.

Estabelecimento de escores histopatológicos de lesão hepática e determinação dos valores normais das enzimas aspartato aminotrasferase e creatina quinase em frangos de corte.

A aflatoxicose é uma doença causada pela ingestão de aflatoxinas, as quais constituem um grupo de metabólitos altamente tóxicos e carcinogênicos, produzidos principalmente pelos fungos Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus. O mecanismo de ação das micotoxinas na célula animal ocorre na maioria das vezes, através de alterações dos processos metabólicos básicos e de alterações da função mitocondrial, da síntese protéica e de ácidos nucléicos, sendo este último um dos principais sítios de ação das aflatoxinas. A aflatoxicose pode se apresentar de duas formas. A forma aguda se caracteriza por desordem hepática, hemorragias e alta mortalidade; e a crônica, pela queda na produção, penas arrepiadas, paralisia imunossupressão e diarréia. Foram estudados 18 lotes de frangos de corte com 28 dias de idade, provenientes de seis produtores de nível bom produtivo, seis de nível médio e seis produtores de baixo nível de produção; totalizando 180 aves. As aves foram pesadas e sacrificadas, sendo coletadas amostras de fígados e de soros. Os fígados foram fixados em formalina a 10%, para análise histopatológica e congelados a -20°C para teste de ELISA. Das amostras de soro foram realizados testes de dosagem enzimática de aspartato aminotransferase (AST) e creatina quinase (CK) na tentativa de confirmar a lesão hepática. Os cortes histológicos de fígado foram analisados e escores de lesão estabelecidos para necrose e vacuolização dos hepatócitos, hiperplasia dos ductos biliares e infiltração periportal de células inflamatórias. Os escores de cada lesão foram comparados com os níveis de aflatoxina obtidos pelo teste de ELISA, com o peso das aves e com os valores de AST e CK. Além disso, foram comparados os níveis de aflatoxina com o peso dos frangos e com os valores enzimáticos. Por fim, estes valores de AST e CK foram relacionados com o peso dos frangos. Foi possível concluir que, nas condições estudadas, os escores de lesões hepáticas são inversamente proporcionais aos níveis de aflatoxina detectados nos fígados de frangos com 28 dias de idade. Observou-se também, que não há relação entre os valores de AST, em função dos níveis de lesão hepática e dos valores de aflatoxina detectados; e a dosagem de AST não se presta como teste preliminar para detecção de lesão hepática causada pela ingestão de aflatoxina em frangos de corte aos 28 dias de idade.

Steatosis of indeterminate cause in a pediatric group: is it a primary mitochondrial hepatopathy?

CONTEXTO E OBJETIVO: em crianças, a esteatose hepática pode se relacionar a erros inatos do metabolismo (EIMs) ou à doença hepática gordurosa não-alcoólica (DHGNA). O objetivo deste estudo foi avaliar e caracterizar esteatose de causa indeterminada por meio de análises morfológica e morfométrica em tecido hepático. TIPO DE ESTUDO E LOCAL: Estudo transversal nos Departamentos de Patologia da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas (FCM-Unicamp) e Faculdade de Medicina de Botucatu da Universidade Estadual Paulista (FMB-Unesp). MÉTODOS: Foram utilizadas 18 biópsias hepáticas consecutivas obtidas de 16 pacientes com idade variando de 3 meses a 12 anos e 9 meses, inseridas num banco de dados no período do estudo, que foram analisadas por microscopia óptica e eletrônica. Na microscopia eletrônica, foi realizada determinação da densidade mitocondrial e da área superficial média das mitocôndrias nos hepatócitos. Dez pacientes com idade variando de 1 a 14 anos foram usados como grupo controle. RESULTADOS: Foi detectada esteatose pura, não acompanhada por fibrose ou outra alteração histológica. Foi verificado que, na predominância de esteatose microvesicular, houve aumento significativo da área mitocondrial média. CONCLUSÃO: A esteatose microvesicular pode estar relacionada à hepatopatia mitocondrial primária, principalmente devido à redução na β-oxidação ou parcial estagnação da fosforilação oxidativa. Por essas razões, esta forma de esteatose (que não pode ser chamada de pura) possivelmente represente uma fase inicial no amplo espectro da DHGNA. Chamamos a atenção para casos de esteatose no grupo pediátrico com predomínio da forma microvesicular, uma vez que pode haver associação com desordens mitocondriais.

Influence of tetracycline in the hepatic and renal development of rat's offspring

O objetivo deste estudo foi avaliar os possíveis efeitos da tetraciclina administrada a ratas, no décimo dia de gestação, no desenvolvimento hepático e renal de seus filhotes. O fígado mostrou vacuolização, necrose, inflamação e dilatação sinusoidal mais evidente em recém-nascidos. Mitoses, aumento precoce da população de células de Kupffer e hipertrofia de hepatócitos com maior síntese de glicogênio estavam presentes no décimo e vigésimo dias de vida. O rim mostrou vacuolização tubular e necrose discretas, mais evidentes nos recém-nascidos, assim como sinais de regeneração tubular no décimo e vigésimo dias. Esses resultados sugeriram que os órgãos estudados sofreram alterações morfológicas transitórias durante o desenvolvimento, mas apresentaram sinais de regeneração ao longo dos primeiros dias de vida.

Mecanismos da intoxicação do fígado de rato causada pelo gossipol

O fígado desempenha uma função central no metabolismo devido à sua interposição entre o trato digestivo e a circulação geral do organismo. Ele é também o principal órgão envolvido na biotransformação de substâncias exógenas (xenobióticos), com capacidade de converter compostos hidrofóbicos em hidrossolúveis, mais facilmente eliminados pelo organismo. O gossipol é uma substância fenólica tóxica presente na semente de algodão (Gossypium sp). Com o objetivo de estudar os mecanismos envolvidos na hepatotoxicidade do gossipol avaliou-se os seus efeitos no sistema antioxidante do fígado de ratos no que diz respeito ao estresse oxidativo e aspectos histopatológicos. Foram utilizados ratos machos da linhagem Wistar, separados em dois grupos, sendo que um recebeu óleo de canola (veículo, grupo Controle) e o outro recebeu gossipol na dosagem de 40 mg/kg de peso vivo do animal por 15 dias (grupo Tratado). O tratamento com gossipol promoveu alterações na atividade sérica das enzimas marcadoras de dano hepático e um significativo estresse oxidativo caracterizado pela diminuição nos níveis da glutationa reduzida (GSH) e consequente aumento da glutationa oxidada (GSSG), incluindo, ainda, danos à membrana plasmática e de organelas demonstrados pela peroxidação lipídica. O resultado da avaliação histopatológica demonstrou degeneração dos hepatócitos.

Copper toxicosis in sheep fed dairy cattle ration in São Paulo, Brazil

Intoxicação crônica por cobre foi observada em um rebanho de 20 ovinos no município de Franca, São Paulo. Três meses após o início do arraçoamento com feno e ração concentrada peletizada para bovinos de leite, seis animais apresentaram anorexia, icterícia severa e urina marrom escura, e vieram a óbito. Diagnosticou-se doença hemolítica com base em sinais clínicos, alterações macroscópicas observadas na necropsia e observações histológicas. À necropsia todos os ovinos apresentaram icterícia severa, fígado amarelado com padrão lobular evidente e rins escuros. As principais alterações histológicas incluíram necrose hepática periacinar e nefrose hemoglobinúrica. Acúmulos de cobre foram demonstrados nos hepatócitos e macrófagos pela coloração rodamina e níveis elevados de cobre mediante espectrofotometria de absorção atômica no soro, fígado e rins de dois ovinos afetados e na ração fornecida.

Morfologia do figado da paca (Cuniculus Paca, Linnaeus 1766)

The elements related to the morphology of the liver of paca (Cuniculus paca), the second largest rodent of the Brazilian fauna, were observed; this species present zootechnical potential. Eight animals from the animals sector of Faculdade de Ciencias Agrarias e Veterinarias - Campus of Jaboticabal - UNESP, which is duly certified by IBAMA as an experimental breeding institute, were used. Through a dissection procedure, it was found that the liver of the paca is located in the cranial portion of the abdomen, immediately after the diaphragm, to which it is connected by the triangular, coronary, and falciform ligaments, having its bigger part located right to the medium plan. The liver of this rodent presents the following lobation: right lateral lobe, right medial lobe, quadrate lobe, left medial lobe, and left lateral lobe, besides the caudate lobe formed by the papillary process of caudate lobe and the caudate process of caudate lobe. Gallbladder is located between the quadrate and right medial lobes. Fragments of this organ were collected, fixed, and histologically prepared, being the samples analyzed through light microscopy. It was microscopically observed that intralobular connective tissue is scarce, basically it consists polyhedral hepatocytes organized into cords interposed between sinusoids and the portal triads are found in the lobe, consisting of the portal vein, hepatic artery, and biliary duct.

Diferenciação hepatocítica de células-tronco mesenquimais da medula óssea humana

Some recent articles have reported that mesenchymal stem cells (MSCs) can be induced to express hepatocyte markers by transplanting them into animal models of liver damage, or by in vitro culture with growth factors and cytokines. In this study, the aim is to evaluate the behavior of MSCs subjected to induction of hepatocyte differentiation. The MSCs were isolated from the bone marrow of 4 normal donors, characterized and subjected to both in vitro and in vivo induction of hepatocyte differentiation. The in vitro induced cells showed morphological changes, acquiring hepatocyte-like features. However, the immunophenotype of these cells was not modified. The induced cells exhibited no increase in albumin, cytokeratin 18 or cytokeratin 19 transcripts, when analyzed by real-time RT-PCR. The expression of albumin, cytokeratin 18 and alpha fetoprotein was also unchanged, according to immunofluorescence tests. In vivo, the MSC demonstrated a potential to migrate to damaged liver tissue in immunodeficient mice. Taken together, the results suggest that bone marrow MSCs are incapable of in vitro differentiation into hepatocytes by the approach used here, but are capable of homing to damaged hepatic tissue in vivo, suggesting a role for them in the repair of the liver. This contribution to tissue repair could be associated with a paracrine effect exerted by these cells.

Estudo de variações bioquímicas e morfológicas induzidas por peticidas orgnofosforado e carbamato em tilápia (oreochromis niloticus) e cascudo (Pterygoplichthys anisitsi), como biomarcadores de contamincação ambiental

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo morfofisiológico de órgãos isolados de ratos diabéticos submetidos a exercício físico e a aminoguanidina

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção in vitro da hepatite C (VHC) em plaquetas provenientes de indivíduoas não infectados expostas ao vírus

Pós-graduação em Pesquisa e Desenvolvimento (Biotecnologia Médica) - FMB

Clonagem e expressão da proteína E2 no vírus da hepatite C Humana: estudo da interação molecular E2-rLDL in vitro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)