Comparison of the infectivity of Trypanosoma cruzi insect-derived metacyclic trypomastigotes after mucosal and cutaneous contaminative challenges

Trypanosoma cruzi infects humans when infected triatomine vector excreta contaminate breaks in skin or mucosal surfaces. T. cruzi insect-derived metacyclic trypomastigotes (IMT) invade through gastric mucosa after oral challenges without any visible inflammatory changes, while cutaneous and conjunctival infections result in obvious local physical signs. In this study we compared the infectivity of T. cruzi IMT in mice after cutaneous and oral contaminative challenges simulating natural infections. The 50% infective dose (ID50) for oral challenge was 100 fold lower than the ID50for cutaneous challenge, indicating that oral mucosal transmission is more efficient than cutaneous transmission.

Signal transduction induced in Trypanosoma cruzi metacyclic trypomastigotes during the invasion of mammalian cells

Penetration of Trypanosoma cruzi into mammalian cells depends on the activation of the parasite's protein tyrosine kinase and on the increase in cytosolic Ca2+ concentration. We used metacyclic trypomastigotes, the T. cruzi developmental forms that initiate infection in mammalian hosts, to investigate the association of these two events and to identify the various components of the parasite signal transduction pathway involved in host cell invasion. We have found that i) both the protein tyrosine kinase activation, as measured by phosphorylation of a 175-kDa protein (p175), and Ca2+ mobilization were induced in the metacyclic forms by the HeLa cell extract but not by the extract of T. cruzi-resistant K562 cells; ii) treatment of parasites with the tyrosine kinase inhibitor genistein blocked both p175 phosphorylation and the increase in cytosolic Ca2+ concentration; iii) the recombinant protein J18, which contains the full-length sequence of gp82, a metacyclic stage surface glycoprotein involved in target cell invasion, interfered with tyrosine kinase and Ca2+ responses, whereas the monoclonal antibody 3F6 directed at gp82 induced parasite p175 phosphorylation and Ca2+ mobilization; iv) treatment of metacyclic forms with phospholipase C inhibitor U73122 blocked Ca2+ signaling and impaired the ability of the parasites to enter HeLa cells, and v) drugs such as heparin, a competitive IP3-receptor blocker, caffeine, which affects Ca2+ release from IP3-sensitive stores, in addition to thapsigargin, which depletes intracellular Ca2+ compartments and lithium ion, reduced the parasite infectivity. Taken together, these data suggest that protein tyrosine kinase, phospholipase C and IP3 are involved in the signaling cascade that is initiated on the parasite cell surface by gp82 and leads to Ca2+ mobilization required for target cell invasion.

Use of L-Proline and ATP Production by Trypanosoma cruzi Metacyclic Forms as Requirements for Host Cell Invasion

The process of host cell invasion by Trypanosoma cruzi depends on parasite energy. What source of energy is used for that event is not known. To address this and other questions related to T. cruzi energy requirements and cell invasion, we analyzed metacyclic trypomastigote forms of the phylogenetically distant CL and G strains. For both strains, the nutritional stress experienced by cells starved for 24, 36, or 48 h in phosphate-buffered saline reduced the ATP content and the ability of the parasite to invade HeLa cells proportionally to the starvation time. Inhibition of ATP production by treating parasites with rotenone plus antimycin A also diminished the infectivity. Nutrient depletion did not alter the expression of gp82, the surface molecule that mediates CL strain internalization, but increased the expression of gp90, the negative regulator of cell invasion, in the G strain. When L-proline was given to metacyclic forms starved for 36 h, the ATP levels were restored to those of nonstarved controls for both strains. Glucose had no such effect, although this carbohydrate and L-proline were transported in similar fashions. Recovery of infectivity promoted by L-proline treatment of starved parasites was restricted to the CL strain. The profile of restoration of ATP content and gp82-mediated invasion capacity by L-proline treatment of starved Y-strain parasites was similar to that of the CL strain, whereas the Dm28 and Dm30 strains, whose infectivity is downregulated by gp90, behaved like the G strain. L-Proline was also found to increase the ability of the CL strain to traverse a gastric mucin layer, a property important for the establishment of T. cruzi infection by the oral route. Efficient translocation of parasites through gastric mucin toward the target epithelial cells in the stomach mucosa is an essential requirement for subsequent cell invasion. By relying on these closely associated ATP-driven processes, the metacyclic trypomastigotes effectively accomplish their internalization.

Isolamento e caracterização de cepas de Trypanosoma cruzi Chagas,1909 (Kinetoplastida, Trypanosomatidae) a partir de triatomíneos silvestres do Estado do Rio Grande do Sul

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Trypanosoma cruzi strains: behavior after passage into authoctonous or foreign species of triatomine (biological and biochemical patterns)

The behavior of T. cruzi strains from S. Felipe - BA (19 SF, 21 SF and 22 SF) classified as Type II Zymodeme 2, was investigated after passage through the authoctonous (P. megistus) and foreign vectors (T. infestans and R. prolixus). For each strain Swiss mice were infected: I - with blood forms (control); II - with metacyclic forms (MF) from P. megistus; III - with MF from T. infestans; IV - with MF from R. prolixus. Inocula: MF from the three species of triatomine, 60 to 120 days after feeding in infected mice, adjusted to 10 4. Biological behavior in mice (parasitemia, morphology, mortality, virulence and pathogenicity) after passage through triatomine was compared with data from the same strain in control mice. Isoenzymic electrophoresis (ASAT, ALAT, PGM, GPI) were also performed after culture into Warren medium. The three strains maintained the isoenzyme profiles (zymodeme 2), in the control groups and after passages through different species of triatomine. Biological characterization disclosed Type II strains patterns for all groups. An increased virulence was observed with the 22 SF strain isolated from P. megistus and T. infestans and higher levels of parasitemia and predominance of slender forms in mice inoculated with the 19 SF and 21 SF from these same species. Results indicate that the passage through the two species T. infestans and P. megistus had a positive influence on the virulence of the regional strains of S. Felipe, regardless of being autocthonous (P. megistus) or foreign to the area (T. infestans).

Evaluation of CD4+CD25+ T lymphocyte response time kinetics in patients with chronic Chagas disease after in vitro stimulation with recombinant Trypanosoma cruzi antigens

Introduction CD4+CD25+ T lymphocytes have been implicated in the regulation of host inflammatory response against Trypanosoma cruzi, and may be involved in the clinical course of the disease. Methods Peripheral blood mononuclear cells from patients with chronic Chagas disease were cultured in the presence of T. cruzi recombinant antigens and assayed for lymphocytes at distinct time points. Results It was possible to differentiate clinical forms of chronic Chagas disease at days 3 and 5 according to presence of CD4+CD25+ T cells in cell cultures. Conclusions Longer periods of cell culture proved to be potentially valuable for prospective evaluations of CD4+CD25+ T lymphocytes in patients with chronic Chagas disease.

Efecto de las Fenotiazinas sobre la vitalidad del Trypanosoma cruzi

La Enfermedad de Chagas, causada por el Tripanosoma cruzi es una parasitosis ampliamente difundida en los países latinoamericanos, constituyendo una patología con un intrincado problema bioecológico y político social. Dado que existen sólo dos drogas tripanocidas aprobadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) efectivas durante la fase aguda de la enfermedad (Nifrutimox, Benznidasol) y con un alto nivel de toxicidad, es que resulta de imperiosa necesidad la búsqueda de nuevos agentes terapéuticos que presenten menores riesgos y mayores beneficios para el paciente, así como para la quimioprofilaxis de la sangre a transfundir en zonas alejadas de centros de salud de complejidad. Hemos demostrado que algunas fenotiazinas, derivados tricíclicos y usados en la clínica psiquiátrica resultan letales sobre tripomastigotes y epimastigotes de T. cruzi, cepa Tulahuen, produciendo disrupción de membrana celular con liberación del contenido citoplasmático o disrupción de la mitocondria del parásito con la consiguiente alteración en la producción de ATP y la posterior muerte del mismo. Los ensayos "in vivo" han revelado ausencia o disminución de la parasitemia con importante sobrevida de los ratones infectados. El presente plan de trabajo tiene como objetivos: Continuar con los estudios de los efectos de derivados fenotiazínicos (Tioridazina) e iniciar el de otros compuestos (Propanolol), sobre la vitalidad del T. cruzi en diseños "in vitro" e "in vivo". El conocimiento de los mecanismos de acción de los compuestos señalados sobre la biología y composición química del parásito, así como sobre el huésped facilitará el hallazgo de potenciales agentes terapéuticos para la Enfermedad de Chagas experimental.

Antígenos y epitopes del Trypanosoma cruzi asociados con la evolución de la infección con este protozoario

Este proyecto se propone realizar un estudio de antígenos y epitopes del Trypanosoma cruzi comprometidos en la evolución de la infección con este protozoario. Se aprovechará la información obtenida anteriormente sobre protección y/o patogénesis inducida en ratón con antígenos acídicos liberados por las formas infectivas del parásito (tripomastigotes) designados exoantígenos (Eas) u obtenidos del citosol de epimastigotes, designados FIII y FIV. A los fines de avanzar en la identificación de epitopes comprometidos en los fenómenos estudiados, se realizarán en paralelo estudios con los antígenos mencionados y antígenos químicamente definidos que demostraron reactividad cruzada con ellos, como cruzipaína y péptidos sintéticos. El esquema experimental comprende, Tema 1: El estudio de la presencia de células mononucleares capaces de ser estimuladas por los distintos antígenos mencionados en pacientes con enfermedad de Chagas pertenecientes a diferentes grupos clínicos. Tema 2: El análisis, en ratones inmunizados, de la capacidad de los antígenos seleccionados para inducir respuestas inmunes humorales y celulares con efectos protectores o patogénicos. Se estudiará la especificidad de los anticuerpos y células inducidas por la inmunización. Se caracterizarán las poblaciones celulares según sus marcadores de membranas y las citoquinas liberadas en cultivo. Estudios histológicos e inmunocitoquímicos permitirán evaluar el daño tisular y las células comprometidas. Tema 3: Investigar la presencia de Cruzipaína entre los exoantígenos liberados por el parásito. La información obtenida, además de brindar conocimientos básicos en el tema y contribuir a la formación de recursos humanos, informará sobre el rol de los antígenos ensayados en la inmunomodulación hacia una respuesta protectora o patogénica.

Interacción trofoblasto - Trypanosoma cruzi: Rol de la fosfatasa alcalina placentaria en la nfección de la placenta humana

La invasión del Trypanosoma cruzi a la célula huésped es un proceso de endocitosis tipo ligando-receptor que produce aumento de Ca2+ citosólico y reorganización de actina cortical. En trabajos anteriores se había observado que la fosfatasa alcalina placentaria (FAP) estaba modificada en las placentas de embarazadas chagásicas con respecto a las placentas control. El T.cruzi secreta fosfolipasa C, y ésta podría tener alguna función importante en la interiorización del parásito a la célula huésped. La FAP es una enzima unida a membrana por glicosilfosfatidilinositol, y esta molécula es susceptible a la acción de la fosfolipasa C, por lo que se propone que la FAP podría estar involucrada en el proceso de interiorización del parásito a la célula placentaria, actuando como gatilladora de señales. Objetivo General: Determinar si la FAP y componentes del citoesqueleto del sinciciotrofoblasto de placentas humanas están involucrados en la interiorización del T. cruzi en infecciones realizadas in vitro. Objetivos específicos: - Analizar la interacción de la FAP de sinciciotrofoblasto de placentas humanas con el T. cruzi en el proceso de interiorización a células placentarias en un modelo de infección in vitro y estudiar la capacidad de invasividad del parásito a la célula placentaria bajo ciertas condiciones experimentales que alteran el funcionamiento normal de la FAP. - Determinar la existencia de reorganización del citoesqueleto de las células placentarias en la infección in vitro con T. cruzi. - Comparar los resultados obtenidos con la placenta con experiencias similares realizadas en células HEP/2. Metodología: Mediante la utilización de un sistema in vitro que simule infección placentaria por el T. cruzi, se determinó la participación de la FAP en este proceso. Los estudios se realizaron entre vellosidades placentarias humanas y tripomastigotes del T. cruzi y entre células HEp2 y tripomastigotes del T. cruzi.

Metabolismo de fosfolípidos, señal de calcio y sus implicancias en la diferenciación de Trypanosoma cruzi. Phospholipids metabolism, calcium signal and its implications in the differentiation of Trypanosoma cruzi.

Trypanosoma cruzi es un protozoo primitivo agente causal de la enfermedad de Chagas. La transmisión de esta enfermedad depende tanto del desarrollo y de la diferenciación del microorganismo en el intestino del vector. Las diferentes formas del parásito se han adaptado a una serie de condiciones impuestas por los distintos ambientes en donde debió habitar. Esta capacidad de sobrevivir a medios externos tan variados está dada por la diversidad en las vías de transducción de señales en el parásito. T. cruzi se multiplica y diferencia (metaciclogénesis) en el recto de los triatominos. A este nivel, los parásitos se enfrentan a un incremento en la osmolaridad causado por un elevado contenido de NaCl en la orina. En nuestro laboratorio se observó que diferentes estímulos son capaces de producir incrementos en los niveles de IP3 y de Ca2+ intracelular, consecuencia de la activación del ciclo del inositol fosfato, y activación de fosfolipasa D (PLD) y fosfatidilinositol 3 quinasa (PI3K). En un medio carente de Na+ los epimastigotes estimulados con carbacol, mostraron una señal de calcio disminuida mientras que la acumulación de IP3 no se modificó. Además, esta señal se incrementó en presencia de PMA, activador de proteína quinasa C, mientras que la acumulación de IP3 se anuló completamente. Estos resultados indujeron a pensar en un mecanismo alternativo y/o paralelo a IP3 en la liberación de Ca2+, en el cual la presencia de un intercambiador Na+/H+ favorecería la liberación del ion desde organelas acídicas. Es conocido que la señal de calcio es requerida para la metaciclogénesis, y que esta señal es independiente del Ca2+ extracelular (Lammel y col. 1996, Marchesini y col., 2002). De este modo se propone que "los epimastigotes de T. cruzi utilizan como elementos conservados a lo largo de la evolución a los elementos del ciclo del inositol fosfato, uno de los sistemas de transducción de señales más antiguo, para responder a estímulos que inducen la diferenciación del parásito". Por lo tanto, para el desarrollo de este proyecto se propone determinar la presencia de un RcIP3 en epimastigotes y conocer su compromiso en la liberación de Ca2+ desde reservorios intracelulares. Además, establecer si un intercambiador Na+/H+ en membrana de acidocalcisomas estaría relacionado con la señal de calcio intracelular y su posible regulación por proteina quinasa C y A (PKC y PKA, respectivamente). Por otro lado, para dilucidar la implicancia de estos mecanismos en el proceso de metaciclogénesis, se propone estudiar la activación del intercambiador Na+/H+ y la señal de calcio en condiciones de hiperosmolaridad, tal como ocurre en el recto del triatomino. Ademas, ya que el proceso de diferenciación involucra una reorganización de los microtubulos del citoesqueleto se pretende estudiar el compromiso del metabolismo de fosfolípidos y tubulina en procesos que contribuyen a la inducción de la metaciclogenesis. El alcance de los objetivos mencionados ayudará a dilucidar la presencia de componentes tales como RcIP3 y el intercambiador Na+/H+ involucrados en la señalización del ion bivalente. Por otro lado, se espera demostrar que los isotipos de tubulina encontrados en T. cruzi cambien en cantidad relativa y nivel de expresión cuando los epimastigotes sean estimulados con posibles inductores de la diferenciación. Además, se espera observar simultáneamente un aumento en la actividad de dos enzimas relacionadas con la reorganización de microtúbulos: PI-3K y PLD. En tal caso, y para comprobar su implicancia en el proceso, se espera que la inhibición de tales enzimas sea capaz de revertir el efecto producido por los estímulos. Como la PLC se expresa principalmente en las forma epimastigotes mas que en los tripomastigotes (forma infectiva), la señal de Ca2+ inducida por IP3 se relacionaría con la capacidad del parásito para responder a ciertos cambios de pH y osmolaridad que enfrenta el microorganismo en el tracto digestivo del insecto vector.

Trypanosoma cruzi: antigen-receptor mediated endocytosis of antibody

Trypanomastigote forms of Trypanosoma cruzi were derived from tissue culture and incubated with immune and non-immune human sera. All immune sera showed high titers of specific humoral antibodies of the IgM or the IgG type. Agglutination and swelling of parasites were observed after incubation at 37ºC, but many trypomastigotes remained free-swimming in the sera for two to three days. The quantitiy of immune serum capable of lysing a maximum of 10 x 10 [raised to the power of 6] sensitized red cells was not capable of lysing 4 x 10 [raised to the power of 3] tripomastigotes. Typically, the parasites underwent cyclical changes with the formation of clumps of amastigotes and the appearance of epimastigote forms. Multiplication of the parasites was observed in immune sera. Further, the infectivity of the parasites to susceptible mice was not lost. All sera used produced similar general effects on the growth of the parasite. The antibody bound to T. cruzi appeard to enter cells by antigen-receptor mediated endocytosis. The ferritin-conjugated antibody was internalized and delivered to phagolysosomes where they might be completely degraded to amino-acids. This seemed to be a coupled process by which the immunoglobulin is first bound to specific parasite surface receptor and then rapidly endocytosed by the cell.

Trypanosoma cruzi: vertebrate and invertebrate cycles in the same mammal host, the opossum Didelphis marsupialis

Epimastigotes multiplying extracellularly and metacyclic trypomastigotes, stages that correspond to the cycle of Trypanosoma cruzi in the intestinal lumen of its insect vector, were consistently found in the lumen of the anal glands of opossums Didelphis marsupialis inoculated subcutaneously with infective feces of triatomid bugs.

Biological aspects of the DM28C clone of Trypanosoma cruzi after metacylogenesis in chemically defined media

The biological characterization of the Trypanosoma cruzi clone Dm 28c in terms of its growth in LIT medium, cell-cycle, infectivity to mice and interaction with professional and non-professional phagocytic cells shows that it behaves as a bona fide T. cruzi representant. The biological properties of this myotropic clone do not change according to the origin of the trypomastigote forms (i. e., from triatomines, infected mice, cell-culture or from the chemically defined TAUP and TAU3AAG media). In addition Dm 28c metacyclic trypomastigotes from TAU3AAG medium display a high infectivity level to fibroblasts and muscle cells. Experiments on binding of cationized ferritin to trypomastigotes surface show the existence of cap-like structures of ferritin in regions near the kinetoplast. However the nature and role of these anionic sites remain to be determined. The results indicate that metacyclic trypomastigotes from Dm 28c clone obtained under chemically defined conditions reproduce the biological behaviour of T. cruzi, rendering this system very suitable for the study of cell-parasite interactions and for the isolation of trypanosome relevant macromolecules.

In vivo differentiation of Trypanosoma cruzi - 1. Experimental evidence of the influence of vector species on metacyclogenesis

Vector species has not hitherto been studied as influencing metacyclogenesis of Trypanosoma cruzi, while the role of the parasite strain has been frequently stressed as of dominant importance in this process. In order to fill this gap in our knowledge, metacyclogenesis was monitored in nine triatomine species. The first part of this paper presents photographs of the main and intermediate parasite stages in each vector species studied. In the second part of the study the proportional distribution of all these forms, as seen in Giemsa stained smears is summarized, thus providing an opportunity to analyze both: the length of time between the ingestion of the blood trypomastigotes and the appearance of metacyclic forms and the rates of developmental stages leading to these latter. The most remarkable observation was that metacyclogenesis rates in vivo appear to be vector dependent, reaching 50 in Rhodnius neglectus, 37 in its congener R. prolixus and being dramatically lower in the majority of Triatoma species (5 in T. sordida, 3 in T. brasiliensis and 0 in T. pseudomaculata) at the 120th day of infection. These observations suggest that through screening of different vector species it is possible to find some that are capable of minimizing or maximizing metacyclic production.

Features of host cell invasion by different infective forms of Trypanosoma cruzi

Through its life cycle from the insect vector to mammalian hosts Trypanosoma cruzi has developed clever strategies to reach the intracellular milieu where it grows sheltered from the hosts' immune system. We have been interested in several aspects of in vitro interactions of different infective forms of the parasite with cultured mammalian cells. We have observed that not only the classically infective trypomastigotes but also amastigotes, originated from the extracellular differentiation of trypomastigotes, can infect cultured cells. Interestingly, the process of invasion of different parasite infective forms is remarkably distinct and also highly dependent on the host cell type.