Correlação entre o perfil fenotípico, genotípico e a virulência de isolados geofílicos, antropofílicos e zoofílicos de Sporothrix schenckii

Sporothrix schenckii é um fungo dimórfico e agente etiológico da esporotricose, uma micose profunda que apresenta diferentes manifestações clínicas. As diversas manifestações clínicas desta e de outras doenças infecciosas podem ser relacionadas ao status imune do hospedeiro, a fatores de virulência do patógeno ou a diferentes genótipos. Dados anteriores do nosso grupo demonstram que diferenças na expressão de adesinas do S. schenckii para fibronectina estão diretamente relacionadas à virulência de diferentes cepas. Neste trabalho visamos avaliar caracteres morfológicos bioquímicos e genotípicos de doze isolados de geofílicos, zoofílicos e antropofílicos de S. schenckii, de diferentes origens geográficas, que apresentam diferentes graus de virulência. Foi analisada a morfologia das formas de micélio e levedura de cada isolado. Foi observado que a fase de micélio dos isolados estudados apresentaram morfologia típica com hifas finas e septadas, com conídios obovóides ou ovóides alongados. As leveduras apresentaram pleomorfismo típico da espécie, com células variando do formato ovóide ao alongado. Verificamos ainda a expressão de adesinas para fibronectina e laminina, do antígeno gp70 e, o padrão de bandas antigênicas reconhecidas por anticorpos IgG presentes em soro de pacientes com esporotricose ou de camundongos infectados. Para isso, foram extraídas proteínas de superfície da forma de levedura de cada isolada, sendo os extratos ensaiados por Western blot. Nestes ensaios observamos que os isolados mais virulentos de S. schenckii expressavam mais adesinas para fibronectina e laminina. A presença da gp70 foi detectada em dez dos doze isolados, sendo que apenas os isolados zoofílicos não expressam esta glicoproteína. O padrão antigênico foi variável entre os isolados, não havendo clara relação com a origem e/ou distribuição geográfica. Os dados fenotípicos foram confrontados com dados genotípicos. Para isso, sequenciamos os loci da calmodulina (CAL) e do Internal Transcribed Spacer 1/2 (ITS 1/2) a fim de averiguar se haviam diferenças genotípicas entre os isolados estudados. As análises do sequenciamento do loci CAL e ITS, contudo, apontam a divisão dos isolados em duas espécies filogenéticas, S. schenckii e S. brasiliensis não correlacionada com a distribuição geográfica dos mesmos. Nosso estudo reforça a hipótese de haver uma correlação entre virulência e expressão de adesinas, porém, sem qualquer relação entre a distribuição geográfica dos isolados zoofilicos, antropofílicos ou geofílicos, bem como dos genótipos encontrados.

Estudo da virulência, adesão e características fenotípicas de isolados do complexo Sporothrix

A esporotricose é uma doença micótica, infecciosa e crônica, que envolve o tecido cutâneo e subcutâneo, e que pode afetar seres humanos e animais. Esta micose sempre foi atribuída a um único patógeno, o Sporothrix schenckii, um fungo termodimórfico, que cresce como levedura a 37 C e como micélio à temperatura ambiente. No entanto, nos últimos anos, foi demonstrado que isolados identificados como S. schenckii apresentavam grande variabilidade genética, sugerindo que este táxon consiste em um complexo de espécies. Esta doença é causada pela implantação traumática do patógeno fúngico, porém, os mecanismos de invasão e disseminação deste microorganismo, bem como as moléculas envolvidas nestes processos, ainda são pouco conhecidos. Com base nessas informações, este trabalho visa identificar moléculas de superfície deste patógeno envolvidas na interação deste fungo com proteínas matriciais, bem como analisar diferenças fenotípicas entre espécies do denominado complexo Sporothrix. Foram utilizados, neste estudo, cinco isolados de Sporothrix spp., sendo três isolados clínicos, um isolado ambiental e um isolado de gato. A virulência de cada isolado foi comparada à capacidade adesiva à proteína matricial fibronectina. Foi observado que os isolados com maior capacidade infectiva eram os que apresentavam maior capacidade adesiva à fibronectina. Verificamos então a expressão de adesinas para fibronectina na superfície de cada isolado, por Western blot, e observamos que os isolados mais virulentos e com maior capacidade adesiva expressavam mais adesinas para fibronectina. Bandas reativas com o anticorpo monoclonal contra adesina gp70 (mAb P6E7) foram reveladas nos extratos de parede celular dos isolados estudados. Análises por microscopia confocal revelaram a co-localização da gp70 com a adesina para fibronectina na superfície dos isolados. Análises filogenéticas demonstraram que os isolados estudados possuíam diferenças genotípicas capazes de agrupá-los em duas espécies, S. schenckii e S. brasiliensis. Esta análise revelou que o isolado avirulento era S. brasiliensis e não S. schenckii, como se pensava. Este dado novo nos levou a verificar se a virulência e as características fenotípicas estariam relacionadas ao genótipo. A avaliação da virulência mostrou que outro isolado de S. brasiliensis era tão virulento quanto os isolados de S. schenckii. Além disso, as características morfológicas, como tamanho, forma e perfil de crescimento, das fases miceliana e leveduriforme, e características microscópicas da parede das leveduras também foram avaliadas. Porém, não foi possível correlacionar, de forma clara, a morfologia celular com a especiação do gênero Sporothrix. A expressão da gp70 na superfície das duas espécies foi verificada e foi observado que o isolado virulento de S. brasiliensis quase não expressa a gp70 na sua superfície em contraste com o isolado avirulento de S. brasiliensis, que além de expressar esta glicoproteína em grande quantidade ainda a libera para o meio extracelular. Este estudo mostra que há uma correlação direta entre virulência e expressão de adesinas, porém, sem qualquer relação entre características fenotípicas e genótipo.

Avaliação da eficácia de uma nova formulação de anfotericina B poliagregada em diferentes esquemas terapêuticos no tratamento da esporotricose experimental causada por Sporothrix brasiliensis

A esporotricose é uma micose subcutânea, crônica, causada por espécies termo-dimórficas do complexo Sporothrix schenckii. Esta micose apresenta diferentes manifestações clínicas sendo mais comum a forma linfocutânea. Casos graves causados por Sporothrix brasiliensis têm sido descritos recentemente, exigindo um tratamento prolongado com antifúngicos de alta toxicidade como a anfotericina B-desoxicolato ou suas versões menos tóxicas, mas de alto custo. Neste trabalho visamos testar in vitro e in vivo a eficácia de uma nova formulação intravenosa de anfotericina B poliagregada (P-AmB) e testar in vivo sua versão semi-sólida (AmB tópica), comparando-a com o itraconazol (ITC) e a anfotericina B-desoxicolato (D-AmB). Ensaios de susceptibilidade in vitro com S. brasiliensis mostraram que esta espécie é suscetível aos antifúngicos testados. Para os testes de eficácia in vivo foram estabelecidos um modelo de esporotricose disseminada e outro de esporotricose subcutânea, causados por S. brasiliensis. No modelo de esporotricose disseminada camundongos BALB/c foram inoculados intravenosamente com leveduras de S. brasiliensis e, 72 h pós-infecção, tratados sob diferentes regimes terapêuticos: i) uma monoterapia de ITC, D-AmB ou P-AmB; ii) uma combinação terapêutica entre D-AmB e ITC ou P-AmB e ITC; iii) um regime de pulso com D-AmB ou P-AmB. A sobrevivência (n= nove) e a carga fúngica em órgãos internos (n= três, no mínimo) foram avaliadas, sendo observado que o regime de pulso com D-AmB ou P-AmB foi o mais efetivo em prolongar a sobrevivência dos animais e reduzir a carga fúngica nos órgãos, seguido pela combinação terapêutica, porém o tratamento com D-AmB e ITC foi a combinação mais efetiva. A monoterapia com ITC e P-AmB e D-AmB foram menos eficazes, sendo corroborados pelas análises histopatológicas. Ensaios de toxicidade in vivo com as diferentes drogas revelaram que ITC e D-AmB induziram a uma toxicidade hepática e renal nos animais, respectivamente, mas P-AmB não induziu a nenhuma toxicidade. Nos ensaios de citoxicidade in vitro foi observado que ITC foi a menos citotóxica e hemolítica e a mais seletiva das drogas testadas, seguida por P-AmB, que foi menos citotóxica e mais seletiva que D-AmB. No modelo de esporotricose subcutânea camundongos da mesma linhagem foram inoculados por via subcutânea com conídios de S. schenckii e de S. brasiliensis (n=9/ grupo). Os animais infectados com S. brasiliensis apresentaram regressão das lesões primárias e disseminação. Usando o modelo de esporotricose subcutânea murina causada por S. brasiliensis testamos peliminarmente a formulação tópica de AmB poliagregada, que reduziu a extensão das lesões de animais infectados. Este é o primeiro trabalho a avaliar diferentes regimes de tratamento da esporotricose disseminada murina causada por S. brasiliensis utilizando ITC, D-AmB e uma nova formulação menos tóxica de anfotericina B poliagregada. O estudo revelou que o regime de pulso foi o mais eficaz para as formulações intravenosas de AmB. Nosso estudo também estabeleceu pioneiramente um modelo de esporotricose subcutânea induzido por S. brasiliensis, que se revelou uma ferramenta útil para comparar a virulência das espécies do complexo S. schenckii e para testar a eficácia de antifúngicos contra essas novas espécies.

Dendritic cell are able to differentially recognize Sporothrix schenckii antigens and promote Th1/Th17 response in vitro

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Response of macrophage Toll-like receptor 4 to a Sporothrix schenckii lipid extract during experimental sporotrichosis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Immune Response Against Sporothrix schenckii in TLR-4-Deficient Mice

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Sporothrix schenckii lipid inhibits macrophage phagocytosis: Involvement of nitric oxide and tumour necrosis factor-alpha

The role of cell-wall compounds in the immune response to sporotrichosis is unknown. The effect of cell-wall compounds and exoantigen obtained from Sporothrix schenckii in macrophage/fungus interaction was analysed with respect to nitric oxide (NO) and tumour necrosis factor-alpha (TNF-alpha). The lipid compound of the cell wall plays an important role in the pathogenesis of this mycosis and was found to inhibit the phagocytic process and to induce high liberation of NO and TNF-alpha in macrophage cultures in the present study. This is a very interesting result because it is the first report about one compound of the fungus S. schenckii that presents this activity.

Influence of Th1/Th2 cytokines and nitric oxide in murine systemic infection induced by Sporothrix schenckii

In an attempt to elucidate the effects of Sporothrix schenckii infection on the immune response, our laboratory has developed a murine model of disseminated sporotrichosis. Helper T cells can be further subdivided into Th1 and Th2 phenotypes. The differentiation of two subsets of T lymphocytes is driven by IL-12 and IL-4 cytokines, respectively. Th1 cells produce IFN-gamma that activate macrophages and promote cell-mediated immunity. In addition, we found low levels of iNOS and NO production in the initial (1st and 2nd weeks) and final (9th and 10th weeks) periods of the infection, in contrast with the period of week 4 to 7 of elevated values. The determination of IFN-gamma and IL-12 are in agreement with NO/iNOS detection, showing the presence of cellular immune response throughout the infectious process. However, the production of IL-4 shows an increase in levels after the 5th and 6th weeks suggesting a participation of Th2 response in this period as well. Regarding these results, the study demonstrated that in experimental sporotrichosis infection the cellular immune response participated throughout the period analyzed as a nitric oxide dependent mechanism. In contrast, the presence of Th2 response began in the 5th week, suggesting the participation of humoral immune response in advanced stages of sporotrichosis.

Influence of TLR-2 in the immune response in the infection induced by fungus Sporothrix schenckii

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

DETECTION OF CELLULAR-IMMUNITY WITH THE SOLUBLE-ANTIGEN OF THE FUNGUS SPOROTHRIX-SCHENCKII IN THE SYSTEMIC FORM OF THE DISEASE

Sporothrix schenckii is the etiologic agent of sporotrichosis, a mycosis of world-wide distribution more commonly occurring in tropical regions. The immunological mechanisms involved in the prevention and control of sporotrichosis are not fully understood but apparently include both the humoral and cellular responses. In the present investigation, cellular immunity was evaluated by in vivo and in vitro tests in mice infected with yeast-like forms of S. schenckii. The disease developed systemically and cellular immunity was evaluated for a period of 10 weeks. The soluble antigen utilized in the tests was prepared from yeast form of the fungus through the sonication (20 min: 10 sonications at 50 W at 2-min intervals). Delayed hypersensitivity and lymphocyte transformation tests showed that the cellular immune response was depressed between the 4th and 6th week of infection when the animals were challenged with the soluble fungal antigen. This depression frequently indicates worsening of the disease, with greater involvement of the host. This is a promising field of research for a better understanding of the pathogeny of this mycosis.

Host organism defense by a peptide-polysaccharide extracted from the fungus Sporothrix schenckii

A peptide-polysaccharide, a peptide-rhamnomannan, was isolated from the pathogenic yeast form of the fungus Sporothrix schenckii. This substance, which may play a role in fungal virulence, was tested in an animal model of systemic disease, and depression of the immune response was observed in the animals between the 4th and 6th week of infection. Concomitantly, this compound showed mitogenic activity when challenged with normal lymphocytes and was also found to be involved in the inflammatory response. These results provide further information for the understanding of fungal implantation in tissues and of the pathogenicity of this systemic mycosis.

Isolation of ergosterol peroxide and its reversion to ergosterol in the pathogenic fungus Sporothrix schenckii

Ergosterol peroxide, a presumed product of the H2O2-dependent enzymatic oxidation of ergosterol, has been isolated from yeast from yeast forms of the pathogenic fungus Sporothrix schenckii. The substance, which may have a role in fungal virulence, has been characterized mainly using spectroscopic methods (1H and 13C nuclear magnetic resonance and high resolution mass spectra). The purified compound showed a molecular formula of C28H44O3, displaying characteristic features of epidioxy sterols and was reverted to ergosterol when submitted to S. schenckii enzymatic extract.

Role of TLR-2 and fungal surface antigens on innate immune response against Sporothrix schenckii

Sporotrichosis is an infection caused by the dimorphic fungus Sporothrix schenckii. Toll-like receptors (TLRs) play an important role in immunity, since they bind to pathogen surface antigens and initiate the immune response. However, little is known about the role of TLR-2 and fungal surface antigens in the recognition of S. schenckii and in the subsequent immune response. This study aimed to evaluate the involvement of TLR-2 and fungal surface soluble (SolAg) and lipidic (LipAg) antigens in phagocytosis of S. schenckii and production of immune mediators by macrophages obtained from WT and TLR-2 -/- animals. The results showed that TLR-2-/- animals had had statistical lower percentage of macrophages with internalized yeasts compared to WT. SolAg and LipAg impaired phagocytosis and immunological mediator production for both WT and TLR-2-/-. The absence of TLR-2 led to lower production of the cytokines TNF, IL-1β, IL-12 and IL-10 compared to WT animals. These results suggest a new insight in relation to how the immune system, through TLR-2, recognizes and induces the production of mediators in response to the fungus S. schenckii. Copyright © Informa Healthcare USA, Inc.

The Predominance of Alternatively Activated Macrophages Following Challenge with Cell Wall Peptide-Polysaccharide After Prior Infection with Sporothrix schenckii

Sporotrichosis is a subcutaneous mycosis that is caused by the dimorphic fungus Sporothrix schenckii. This disease generally occurs within the skin and subcutaneous tissues, causing lesions that can spread through adjacent lymphatic vessels and sometimes leading to systemic diseases in immunocompromised patients. Macrophages are crucial for proper immune responses against a variety of pathogens. Furthermore, macrophages can play different roles in response to different microorganisms and forms of activation, and they can be divided into classic or alternatively activated populations, as also known as M1 and M2 macrophages. M1 cells can lead to tissue injury and contribute to pathogenesis, whereas M2 cells promote angiogenesis, tissue remodeling, and repair. The aim of this study was to investigate the roles of M1 and M2 macrophages in a sporotrichosis model. Toward this end, we performed phenotyping of peritoneal exudate cells and evaluated the concomitant production of several immunomediators, including IL-12, IL-10, TGF-β, nitric oxide, and arginase-I activity, which were stimulated ex vivo with cell wall peptide-polysaccharide. Our results showed the predominance of the M2 macrophage population, indicated by peaks of arginase-I activity as well as IL-10 and TGF-β production during the 6th and 8th weeks after infection. These results were consistent with cellular phenotyping that revealed increases in CD206-positive cells over this period. This is the first report of the participation of M2 macrophages in sporotrichosis infections. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.