Absence of Interferon-γ–Inducible Gene IGTP Does Not Significantly Alter the Development of Chagasic Cardiomyopathy in Mice Infected with Trypanosoma cruzi (Brazil Strain)

Interferon-γ (IFN-γ) contributes to host resistance during acute infection with Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas’ disease. Inducibly expressed guanosine triphosphatase (IGTP), a 48-kDa guanosine triphosphatase (GTPase), is a member of a family of GTPase proteins inducibly expressed by IFN-γ. The expression pattern of IGTP suggests that it may mediate IFN-γ–induced responses in a variety of cell types. IGTP has been demonstrated to be important for control of Toxoplasma gondii infection but not for resistance against Listeria monocytogenes. We evaluated the role of IGTP in development of chronic chagasic cardiomyopathy in IGTP null mice and C57X129sv (wild type [WT]) mice infected with the Brazil strain for 6 mo. There was no significant difference in parasitemia or cardiac histopathology between null and WT mice. Right ventricular remodeling was observed in infected IGTP null mice, suggesting that IGTP does not significantly alter the course of T. cruzi infection.

Effects of cyclooxygenase inhibitors on parasite burden, anemia and oxidative stress in murine Trypanosoma cruzi infection

Prostaglandins are known to be produced by macrophages when challenged with Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas` disease. It is not known whether these lipid mediators play a role in oxidative stress in host defenses against this important protozoan parasite. In this study, we demonstrated that inducible cyclooxygenase-mediated prostaglandin production is a key chemical mediator in the control of parasite burden and erythrocyte oxidative stress during T. cruzi infection in C57BL/6 and BALB/c mice, prototype hosts for the study of resistance and susceptibility in murine Chagas` disease. The results suggested the existence of at least two mechanisms of oxidative stress, dependent or independent with regard to the nitric oxide and cyclooxygenase pathway, where one or the other is more evident depending on the mouse strain.

Trypanosoma cruzi maxicircle heterogeneity in Chagas disease patients from Brazil

The majority of individuals in the chronic phase of Chagas disease are asymptomatic (indeterminate form, IF). Each year, similar to 3% of them develop lesions in the heart or gastrointestinal tract. Cardiomyopathy (CCHD) is the most severe manifestation of Chagas disease. The factors that determine the outcome of the infection are unknown, but certainly depend on complex interactions amongst the genetic make-up of the parasite, the host immunogenetic background and environment. In a previous study we verified that the maxicircle gene NADH dehydrogenase (mitochondrial complex 1) subunit 7 (ND7) from IF isolates had a 455 bp deletion compared with the wild type (WT) ND7 gene from CCHD strains. We proposed that ND7 could constitute a valuable target for PCR assays in the differential diagnosis of the infective strain. In the present study we evaluated this hypothesis by examination of ND7 structure in parasites from 75 patients with defined pathologies, from Southeast Brazil. We also analysed the structure of additional mitochondrial genes (ND4/CR4, COIII and COII) since the maxicircle is used for clustering Trypanosoma cruzi strains into three clades/haplogroups. We conclude that maxicircle genes do not discriminate parasite populations which induce IF or CCHD forms. Interestingly, the great majority of the analysed isolates belong to T cruzi 11 (discrete typing unit, (DTU) IIb) genotype. This scenario is at variance with the prevalence of hybrid (DTU IId) human isolates in Bolivia, Chile and Argentina. The distribution of WT and deleted ND7 and ND4 genes in T cruzi strains suggests that mutations in the two genes occurred in different ancestrals in the T cruzi 11 cluster, allowing the identification of at least three mitochondrial sub-lineages within this group. The observation that T. cruzi strains accumulate mutations in several genes coding for complex I subunits favours the hypothesis that complex I may have a limited activity in this parasite. (C) 2009 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the search for potential anti-Trypanosoma cruzi drugs: Synthesis and biological evaluation of 2-hydroxy-3-methylamino and 1,2,3-triazolic naphthoquinoidal compounds obtained by click chemistry reactions

Five 2-hydroxy-3-substituted-aminomethyl naphthoquinones, nine 1,2,3-triazolic para-naphthoquinones, five nor-beta-lapachone-based 1,2,3-triazoles, and several other naphthoquinonoid compounds were synthesized and evaluated against the infective bloodstream form of Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas disease, continuing our screening program for new trypanocidal compounds. Among all the substances, 16-18, 23, 25-29 and 30-33 were herein described for the first time and fifteen substances were identified as more potent than the standard drug benznidazole, with IC50/24 h values in the range of 10.9-101.5 mu M. Compounds 14 and 19 with Selectivity Index of 18.9 and 6.1 are important structures for further studies. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Effect of Colchicine on Myocardial Injury Induced by Trypanosoma cruzi in Experimental Chagas Disease

Background: The hallmark of Chagas disease (CD) is multifocal myocarditis and extensive fibrosis. We investigated the potential effect of colchicine on myocardial remodeling in experimental CD. Methods and Results: One hundred Syrian hamsters were randomly divided into noninfected untreated control (CG), noninfected control treated with colchicine (COLG 0.4 mg kg(-1) d(-1) by gavage), infected (IG), and infected treated with colchicine (ICOLG, 0.4 mg kg(-1) d(-1)) groups. The interstitial collagen volume fraction (ICVF) was evaluated by videomorphometry with picrosirius red staining. The gelatinolytic activities of matrix metalloproteinase (MMP) 2 were examined with the use of zymography. Myocarditis was described according to the Dallas criteria. Statistical comparisons were performed with parametric analysis of variance and Tukey test. ICVF (%) accumulation was attenuated in infected colchicine-treated animals in the left (CG 0.81 +/- 0.13, COLG 0.85 +/- 0.13, IG: 1.35 +/- 0.31,* ICOLG 1.06 +/- 0.19; *P < .05 compared with ICOLG) and right ventricles (CG 1.4 +/- 0.36, COLG 1.26 +/- 0.14, IG 1.97 +/- 0.058,* ICOLG: 1.52 +/- 0.23; *P < .05 compared with ICOLG). A significant increase in MMP-2 enzymatic activity (UA) was observed in ICOLG (17,432.8*) compared with GC (3731.6), COLG (2,792.6), and IG (4,286.3; *P < .001). In IG, 66% of animals had myocarditis compared with only 49% in ICOLG. Conclusions: Colchicine had a protective effect on myocardium, indicated by decreased interstitial myocardial fibrosis, increased intensity of MMP-2, and attenuated myocardial inflammation. (J Cardiac Fail 2012;18:654-659)

Trypanosoma cruzi invades host cells through the activation of endothelin and bradykinin receptors: a converging pathway leading to chagasic vasculopathy

BACKGROUND AND PURPOSE Independent studies in experimental models of Trypanosoma cruzi appointed different roles for endothelin-1 (ET-1) and bradykinin (BK) in the immunopathogenesis of Chagas disease. Here, we addressed the hypothesis that pathogenic outcome is influenced by functional interplay between endothelin receptors (ETAR and ETBR) and bradykinin B2 receptors (B2R). EXPERIMENTAL APPROACH Intravital microscopy was used to determine whether ETR/B2R drives the accumulation of rhodamine-labelled leucocytes in the hamster cheek pouch (HCP). Inflammatory oedema was measured in the infected BALB/c paw of mice. Parasite invasion was assessed in CHO over-expressing ETRs, mouse cardiomyocytes, endothelium (human umbilical vein endothelial cells) or smooth muscle cells (HSMCs), in the presence/absence of antagonists of B2R (HOE-140), ETAR (BQ-123) and ETBR (BQ-788), specific IgG antibodies to each GPCRs; cholesterol or calcium-depleting drugs. RNA interference (ETAR or ETBR genes) in parasite infectivity was investigated in HSMCs. KEY RESULTS BQ-123, BQ-788 and HOE-140 reduced leucocyte accumulation in HCP topically exposed to trypomastigotes and blocked inflammatory oedema in infected mice. Acting synergistically, ETAR and ETBR antagonists reduced parasite invasion of HSMCs to the same extent as HOE-140. Exogenous ET-1 potentiated T. cruzi uptake by HSMCs via ETRs/B2R, whereas RNA interference of ETAR and ETBR genes conversely reduced parasite internalization. ETRs/B2R-driven infection in HSMCs was reduced in HSMC pretreated with methyl-beta-cyclodextrin, a cholesterol-depleting drug, or in thapsigargin-or verapamil-treated target cells. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS Our findings suggest that plasma leakage, a neutrophil-driven inflammatory response evoked by trypomastigotes via the kinin/endothelin pathways, may offer a window of opportunity for enhanced parasite invasion of cardiovascular cells.

Atividade antiangiogênica da forma recombinante da proteína 21 de Trypanosoma cruzi

Chagas disease, caused by the parasite Trypanosoma cruzi, is the cause of Chronic chagasic cardiomyopathy (CCC). The prospection of innovative therapeutic agents against CCC is a major task. The recombinant form of 21 (rP21), a secreted T. cruzi protein involved in host cell invasion and on progression of chronic inflammatory processes have been studied as a potential novel therapeutic target. Our present work aimed to verify and investigate the impact of rP21 in the formation of blood vessels in vitro and in vivo. First, tEnd cells were treated with different concentrations of rP21 or bacterial extract and viability and cellular adhesion were evaluated by MTT and angiogenesis inhibition by Matrigel tube formation assay and murine model. To verify the proteolytic activity of rP21 on extracellular matrix (ECM) components, fibrinogen, matrigel and fibronectin was incubated with rP21 or not. In addition, we performed proliferation assays and cell cycle analysis. Furthermore, the accumulation and distribution of F-actin was determined by Phalloidin staining using ImageJ software. Finally, tEnd cells were incubated with rP21 and the mRNA levels were analyzed by real-time PCR. Our results showed that rP21 did not alter cell viability and adhesion, but strongly inhibited vessel formation in vitro and in vivo. Tube formation assay showed that angiogenesis inhibition was dependent of the CXCR4-rP21 binding. In addition to these results, we observed that the rP21 was able to inhibit cell proliferation and promoted a significant reduction in the number of 4n cells (G2/M phase). Moreover, we found that rP21 significantly increased F-actin levels and this protein was able to modulate expression of genes related to angiogenesis and actin cytoskeleton. However, rP21 showed no significant activity on the matrix components. In this sense, we conclude that the rP21-endothelial cells (ECs) interaction via CXCR4 promotes inhibition of vessel formation through a cascade of intracellular events, such as inhibition of ECs proliferation and modulation of the expression of molecules associated with angiogenic processes and actin cytoskeleton.

Comparative transcriptome profiling of human foreskin fibroblasts infected with the Sylvio and Y strains of Trypanosoma cruzi

Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas Disease, is phylogenetically distributed into nearly identical genetic strains which show divergent clinical presentations including differences in rates of cardiomyopathy in humans, different vector species and transmission cycles, and differential congenital transmission in a mouse model. The population structure of these strains divides into two groups, which are geographically and clinically distinct. The aim of this study was to compare the transcriptome of two strains of T. cruzi, Sylvio vs. Y to identify differences in expression that could account for clinical and biochemical differences. We collected and sequenced RNA from T. cruzi-infected and control Human Foreskin Fibroblasts at three timepoints. Differential expression analysis identified gene expression profiles at different timepoints in Sylvio infections, and between Sylvio and Y infections in both parasite and host. The Sylvio strain parasite and the host response to Sylvio infection largely mirrored the host-pathogen interaction seen in our previous Y strain work. IL-8 was more highly expressed in Sylvio-infected HFFs than in Y-infected HFFs.

Análise da região 5 não traduzida (5 utr) em sequências anotadas como trans-sialidase no genoma de Trypanosoma cruzi

A transsialidase é uma glicoproteína de membrana pertencente a uma família de genes de cópia múltipla, envolvida no processo de invasão celular do Trypanosoma cruzi no hospedeiro vertebrado. Esta dissertação foi concebida com um amplo componente analítico que dependia de dados publicamente disponíveis, ou seja, as sequências oriundas do projeto genoma de T. cruzi e cDNAs de trans-sialidase depositadas no Genbank-dbEST. Este componente analítico necessitou ser complementado e ampliado com a obtenção experimental de novas sequências, a partir da metodologia baseada na transcrição reversa acoplada a PCR. Os fragmentos obtidos de cepas de T. cruzi Dm28c (T. cruzi I), Y (T. cruzi II), CL-Brener (T. cruzi II, cepa híbrida), INPA4167 (zimodema III), 3663 (zimodema III) e Colombiana (zimodema III) foram clonados, sequenciados e analisados composicionalmente. Essas sequências foram editadas e alinhadas usando-se o software CLUSTAL X. Em uma seção específica do Genbank, denominada dbEST, buscamos os cDNAs homólogos a trans-sialidase. Esta busca por similaridade foi realizada individualmente com os números de acesso referentes às seqüências supracitadas contra o dbEST utilizando o BLAST a fim de obtermos informações funcionais e evolutivas. Em seguida, desenvolvemos metodologias experimentais que nos permitiu avaliar segmentos da 5 UTR, tais como os sítios de trans-splicing adicionais ou múltiplos em TS e seus respectivos sinais (região rica em polipirimidina), variação composicional e tamanho da região das sequências entre diferentes linhagens de T. cruzi. O resultado dessa averiguação também nos mostrou a quantidade de cDNAs relacionados com a transsialidase no dbEST bem como a relação desses cDNAs com o mini-exon. As cepas do zimodema III apresentaram tamanho médio dos fragmentos de 312 bases, enquanto T. cruzi I e T. cruzi II apresentaram, respectivamente 209 e 218. Trans splicing adicional ou duplicações gênicas com mutações no sítio primário de trans splicing não parece ser um fenômeno exclusivo de algum grupo populacional, embora seja mais evidente em T. cruzi zimodema III.

Análise de uma heme oxigenase funcional em Trypanosoma cruzi

O Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da doença de Chagas, transmitida através de insetos vetores triatomíneos durante a alimentação no hospedeiro vertebrado. Os triatomíneos ingerem numa única alimentação cerca de 10 mM de heme ligado à hemoglobina. O heme é uma importante molécula no metabolismo dos organismos. Um mecanismo intracelular importante no controle de sua homeostase é a degradação enzimática pela Heme Oxigenase (HO) formando biliverdina (Bv), monóxido de carbono e ferro. Como esta enzima não está presente no genoma de T. cruzi, esse trabalho tem por objetivo identificar uma atividade funcional de HO neste parasito, uma vez que dados do nosso laboratório mostram a presença de biliverdina nas incubações dessas células com heme. No presente trabalho testamos o efeito do SnPPIX (inibidor da HO-1), CoPPIX (indutor da HO-1) e Bv sobre a proliferação da forma epimastigota do parasito. A adição de SnPPIX diminuiu a proliferação do parasito na tanto na ausência quanto na presença de heme. Quando a Bv foi adicionada à cultura esse efeito foi revertido; a Bv aumenta a proliferação celular na presença de heme. Por outro lado, a adição de CoPPIX não interferiu na proliferação. Posteriormente, mostramos através da técnica de immunoblotting, utilizando anticorpo monoclonal contra a HO-1, um aumento da expressão de uma proteína em resposta ao heme. Diferentemente das HO-1 já descritas que possuem massa molecular de 32 kDa, a única banda reconhecida pelo anticorpo apresenta 45 kDa. Analisamos também a expressão da HO-1 na presença de CoPPIX, SnPPIX e biliverdina, e somente o CoPPIX foi capaz de modular os níveis de expressão da HO-1. A análise estrutural através da técnica de imunocitoquímica mostrou uma maior expressão da enzima na presença de heme, e que a HO-1 de T. cruzi pode ter mais de uma localização, apresentando marcação citoplasmática e glicossomal. A fim de investigar a sequência da HO-1 de T. cruzi, o DNA genômico foi extraído para amplificação por PCR do gene da HO-1 utilizando oligonucleotídeos desenhados no genoma de T. cruzi. Os dois pares de oligonucleotídeos utilizados nao foram capazes de amplificar uma sequência equivalente a uma HO. Em seguida, utilizamos a técnica de imunoprecipitação, seguida de immunoblotting, com anticorpo anti-HO-1, com objetivo de concentrar a proteína alvo, e observamos um aumento significativo do imunocomplexo nas células tratadas com heme 300 mM, cerca de 2 vezes em relação ao controle. Dando seguimento à tentativa de identificação da HO-1 de T. cruzi, utilizamos a técnica de espectrometria de massa a partir de eletroforese unidimensional, que mostrou uma grande alteração do perfil protéico na presença de heme, mas futuros experimentos são necessários, como eletroforese 2D, para a identificação da proteína alvo

Atividade in vitro da pterocarpanoquinona LQB-118 sobre o Trypanosoma cruzi

A doença de Chagas é endêmica na América Latina sendo considerada uma doença negligenciada com grande impacto socioeconômico. A infecção é causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi que é transmitido pela forma vetorial, entre outros mecanismos. O tratamento consiste basicamente no uso de dois fármacos, o benznidazol e o Nifurtimox que apresentam uma série de efeitos colaterais e atuam muito pouco nas formas amastigotas intracelulares o que faz com que o tratamento atual seja restrito e insatisfatório.Várias atividades farmacológicas foram atribuídas ao lapachol e a pterocarpanos, tais como atividade antitumoral e antiparasitária. Devido a esse potencial foi sintetizado uma molécula híbrida, a pterocarpanoquinona LQB-118, e algumas moléculas derivadas. A LQB-118 mostrou anteriormente atividade antitumoral e anti-Leishmania. O objetivo do presente trabalho foi investigar a atividade in vitro da LQB-118 e suas moléculas derivadas sobre o Trypanosoma cruzi clone Dm28c. Para avaliação inicial do efeito anti-parasitário das moléculas, amastigotas intracelulares, tripomastigotas metacíclicos e epimastigotas foram incubados com 20 M das LQBs 118, 168, 187, 182 e 236. A LQB-118 demonstrou atividade antiparasitária nas três formas evolutivas (90% na forma amastigota, 44% na forma tripomastigota e 70% na forma epimastigota) do parasito, enquanto as moléculas derivadas não mostraram atividade significativa. Sendo assim os estudos foram continuados com a molécula LQB-118. A ação da LQB-118 sobre as amastigotas intracelulares foi dose dependente, com redução do índice de infecção em 81% e 88% nas concentrações de 20 e 30 M respectivamente. Já sobre tripomastigotas, a LQB-118 foi menos ativa reduzindo a mobilidade dessas formas em até 45% a 30 M. Sobre a forma epimastigota a ação foi dose-dependente chegando a inibir 96% o crescimento dos parasitos a 20 M, com alterações da morfologia tais como arrendondamento do corpo celular e perda do flagelo. A dose capaz de inibir 50% foi de 4,2 M para amastigota intracelular e 38,1 M para tripomastigotas. Para macrófagos, a LC50 ficou em 40 M, uma concentração quase dez vezes maior que a IC50 para amastigotas. A capacidade das formas amastigotas intracelulares se diferenciarem em tripomatigotas e lisar os macrófagos foi avaliada após o tratamento com a LQB-118 por 72h. Observou-se um atraso do ciclo intracelular do parasito de modo dose-dependente, onde na concentração de 30 M o surgimento de tripomastigota foi no 9 dia enquanto nos controles foi no 5 dia de cultura. Para delinear o mecanismo de ação, foi avaliado o efeito direto sobre o parasito como a indução da fragmentação de DNA. A análise de indução da fragmentação do DNA feita pela marcação pelo TUNEL mostrou que o tratamento com a LQB-118 induziu seletivamente a fragmentação do núcleo das amastigotas enquanto o núcleo dos macrófagos se mantiveram íntegros. Macrófagos peritoneais pré-tratados com LQB-118 por 24 horas foram capazes de reduzir o número de amastigotas após 72h de cultivo na ausência da molécula, mas sem alteração na produção de óxido nítrico. Esses resultados mostram que a LQB-118 é ativa contra o T. cruzi, principalmente sobre a forma amastigota intracelular, que é a forma presente na fase crônica da infecção. O mecanismo de ação sugere que a LQB-118 é capaz de ser seletivamente tóxica para o parasito e também ativar os mecanismos microbicidas dos macrófagos de modo independente da produção de óxido nítrico.

Análise e identificação de produtos do catabolismo de heme nas formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi

O Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, possui um ciclo de vida complexo, deve lidar com diversas condições do ambiente e depende dos hospedeiros para suprir suas necessidades nutricionais. Uma delas é a necessidade de captar a molécula de heme (Fe-protoporfirina IX) que será utilizada como fator de crescimento. Os mecanismos envolvendo o metabolismo de heme são cruciais para a sobrevivência do T. cruzi pois o parasito não possui várias enzimas de biossíntese dessa porfirina e o heme livre pode apresentar citotoxicidade para célula. Na tentativa de perseguir o destino final do heme no parasito, nós estudamos essa via inexplorada no T. cruzi. Nessa tese, nós demonstramos que epimastigotas cultivados com heme, produziram os compostos, α-meso hidroxiheme, verdoheme e biliverdina (identificados por HPLC acoplado á espectrofotômetria). Além disso, nós observamos através de análise dos extratos de epimastigotas no espectrômetro de massas (LQT Orbitrap), espécies iônicas de m/z 583,4 e m/z 619,3. A fragmentação subsequente desses íons originaram espécies filhas típicas das moléculas de biliverdina e verdoheme, respectivamente. Nós observamos também, espécies iônicas de m/z 1397,4 e m/z 1135,4. A fragmentação dessas espécies produziram íons, sendo um deles com a mesma massa molecular de heme (m/z 616,3). Essa espécie iônica por sua vez, gerou fragmentos iônicos idênticos a uma molécula de heme, confirmando que esses intermediários são produtos da modificação da porfirina. Baseado nesses resultados, nós propomos um modelo onde o catabolismo de heme em T. cruzi, envolveria a conjugação da bis(glutationil)spermina, um derivado da tripanotiona presente em tripanossomatídeos, à porfirina (m/z 1137,4), seguido da remoção de dois resíduos de ácidos glutâmicos (m/z 1135,4). Embora o significado bioquímico e fisiológico da adição desse resíduo tiol na molécula de heme ainda é pouco compreendido, alguns trabalhos demonstram a abilidade desses compostos em ligar na porfirina, sem contar também, que esse heme conjugado poderia resultar em uma forma efetiva de prevenção de danos à membrana e a célula ocasionados pelo acúmulo de heme livre. Em conjunto, esses resultados fornecem novas abordagens do metabolismo de heme em T. cruzi, revelando possíveis alvos de intervenção quimioterápica futuros. Nossa proposta está direcionada para uma via ativa de catabolismo de heme que inclui a adição de grupos tiol (derivado da tripanotiona) à heme e a clivagem do anel porfirínico originando a molécula de biliverdina.

Indicadores entomológicos de los triatominos domiciliarios (Hemiptera: Reduviidae) y prevalencia de sueros reactivos a Trypanosoma cruzi en habitantes de 10 localidades del municipio de General Terán, Nuevo León, México

Tesis (Maestro en Ciencias con Especialidad en Entomología Médica) U.A.N.L.

Biología de los triatominos vectores de Trypanosoma cruzi en el norte de Nuevo León, México por] Ildefonso Fernán dez Salas

Tesis (Maestro en Ciencias Esp. Parasitólogia) U.A.N.L.

Detección de trypanosoma cruzi (Protozoa kinetoplastida) en triatominos (Reduvidae, insecta) por el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas y amplificación de minicírculos del kADN [por] Zinnia Judith Molina Garza

Tesis (Maestría en Ciencias Biológicas con Especialidad en Entomología Médica) U.A.N.L.