The in vitro leishmanicidal activity of hexadecylphosphocholine (miltefosine) against four medically relevant Leishmania species of Brazil

The in vitro leishmanicidal activity of miltefosine® (Zentaris GmbH) was assessed against four medically relevant Leishmania species of Brazil: Leishmania (Leishmania) amazonensis, Leishmania (Viannia) braziliensis, Leishmania (Viannia) guyanensis and Leishmania (Leishmania) chagasi. The activity of miltefosine against these New World species was compared to its activity against the Old World strain, Leishmania (Leishmania) donovani, which is known to be sensitive to the effects of miltefosine. The IC50 and IC90 results suggested the New World species harboured similar in vitro susceptibilities to miltefosine; however, miltefosine was approximately 20 times more active against the Old World L. (L.) donovani than against the New World L. (L.) chagasi species. The selectivity index varied from 17.2-28.9 for the New World Leishmania species and up to 420.0 for L. (L.) donovani. The differences in susceptibility to miltefosine suggest that future clinical trials with this drug should include a laboratory pre-evaluation and a dose-defining step.

Differential peptide binding to CD40 evokes counteractive responses.

The antigen-presenting cell-expressed CD40 is implied in the regulation of counteractive immune responses such as induction of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines interleukin (IL)-12 and IL-10, respectively. The mechanism of this duality in CD40 function remains unknown. Here, we investigated whether such duality depends on ligand binding. Based on CD40 binding, we identifed two dodecameric peptides, peptide-7 and peptide-19, from the phage peptide library. Peptide-7 induces IL-10 and increases Leishmania donovani infection in macrophages, whereas peptide-19 induces IL-12 and reduces L. donovani infection. CD40-peptide interaction analyses by surface plasmon resonance and atomic force microscopy suggest that the functional differences are not associated with the studied interaction parameters. The molecular dynamic simulation of the CD40-peptides interaction suggests that these two peptides bind to two different places on CD40. Thus, we suggest for the first time that differential binding of the ligands imparts functional duality to CD40.

Role of neutrophils in "Leishmania" infection

Résumé : Dans le modèle murin d'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major), la souche de souris C57BL/6 est résistante a |'infection et développe une réponse protectrice Thelper (Th) 1. Inversement, les souris de la souche BALB/c développent une réponse Th2 et sont sensibles a cette infection. A la suite d'une infection avec ce parasite, les neutrophiles sont les premières cellules présentes au site d'infection et sont recrutées de manière égale dans les souches résistantes et sensibles à L. major, Néanmoins, trois jours après l'infection, la majorité des neutrophiles disparaissent du site d'infection chez les souris C57BL/6, tandis que ils restent jusqu'a dix jours chez les souris BALB/c. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, la déplétion de ces cellules avant |'infection dans les souris BALB/c, conduit a une réduction du développement des lésions, associée à une baisse de la charge parasitaire et a une modification de la réponse immunitaire vers une réponse Th1 dans des souris normalement sensibles a |'infection, suggérant un rôle immunorégulateur de ces neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons démontré que le parasite induisait des phénotypes de neutrophiles distincts chez les souris résistantes ou sensibles à L. major. Suite à l'exposition au parasite, les neutrophiles de souris C57BL/6 ont montré une expression élevée des récepteurs Toll-like 2, 7 et 9 ainsi que la sécrétion d'lL-12p7O et d'lL-10, alors que ceux de souris BALB/c sécrétaient de l'IL-12p40 et du TGFB. Nous avons ensuite démontré qu'en réponse à L. major, au contraire des neutrophiles de BALB/c, les neutrophiles de souris résistantes C57BL/6, libéraient la chimiokine CCL3 attirant les cellules dendritiques. Le rôle crucial de cette chimiokine dans la migration de la première de vague de cellules dendritiques au site d'infection ainsi que son rôle dans le développement de la réponse immunitaire subséquente a été établi. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite a |'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire spécifique a un antigène. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite a l'infection avec d'autres espèces de Leishmania: L, doriovani et L. mexicaria, agents responsables de leishmaniose viscérale et cutanée chronique respectivement. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré dans la réponse protectrice suite a l'infection avec L. donovani, l'absence de ces cellules amenant à une susceptibilité au parasite accrue, associée avec une induction préférentielle d'une réponse Th2. Inversement, la déplétion des neutrophiles lors de l'infection avec L. mexicaria aboutit a une résistance accrue, comme constaté par la baisse dela charge parasitaire, la hausse de la réponse Th1 ainsi la baisse de la réponse Th2 dans les souris déplétées en neutrophiles. Néanmoins, malgré le rôle délétère des neutrophiles sur le développement d'une réponse protectrice suite à |'infection avec L. mexicana, ces cellules sont nécessaires pour une résolution correcte dela réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de |'infection avec plusieurs especes de Leishmania. Résumé pour un large public : Les neutrophiles font partie de la famille des globules blancs. A la suite d'une infection, ces cellules sont les premières a être recrutées au site d'infection et sont impliquées dans |'élimination des pathogènes. Dans cette thèse, nous nous somme donc intéressés au rôle que pouvaient jouer ces neutrophiles durant l'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans le modèle murin d'infection avec L. major, la majorité des souches de souris utilisées dans la recherche, dont les souris de la souche C57BL/6, développent de petites lésions qui guérissent spontanément après quelques semaines (souris résistantes). ll existe néanmoins, quelques souches de souris, dont la souche de souris BALB/c, qui développent des lésions qui ne guérissent pas (souris sensibles). Il a été observé que lors de l'lnfection avec ce parasites les neutrophiles étaient les premières cellules recrutées au site de l'lnfection dans toutes les souches de souris, toutefois trois jours après le début dela réaction immunitaire, la majorité des neutrophiles disparaissent chez les souris C57BL/6, tandis qu'ils restent jusqu'à dix jours chez les souris BALB/c. De plus, un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, l'absence de neutrophiles durant les trois premiers jours de l'infection chez les souris sensibles à |'infection, rend ces souris résistantes. Ces résultats suggèrent donc un rôle régulateur de la réponse immunitaire des neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons donc analysé la sécrétion des cytokines, molécules essentielles qui déterminent la réponse immunitaire, par les neutrophiles. Nous avons démontré que le parasite induisait une sécrétion de cytokines différente entre les souris résistantes ou sensibles a L. major. Nous avons ensuite démontré que seule la souche de souris résistante sécrétait la chimiokine CCL3, connue pour être impliquée dans le recrutement de différentes cellules au site d'infecti0n, dont les cellules dendritiques. Les cellules dendritiques sont un élément fondamental pour un bon déroulement d'une réponse immunitaire, de par leur rôle décisif de liaison entre une réponse précoce non-spécifique au pathogène et une réponse plus tardive spécifique au pathogène et nécessaire pour |'élimination de dernier. Nous avons démontré que les neutrophiles de souris résistantes sécrétaient CCL3 et recrutaient les cellules dendritiques au site d'infecti0n, jouant de ce fait un rôle essentiel dans le développement de la réponse immunitaire. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite à l'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite à l'lnfection avec d'autres espèces de Leishmania, L. donovani et L. mexicana. Nous avons pu montrer un rôle crucial de ces cellules dans la réponse à ces deux parasites. En effet, suite à |'infection avec L. donovani, un rôle protecteur des neutrophiles a été observé, leur absence menant à une susceptibilité accrue aux parasites. Dans le cas de l'infection avec L. mexicana, une réduction de |'infection a été observée en absence de neutrophiles, avec néanmoins une augmentation de la lésion, suggérant un rôle important de ces cellules dans le développement de la réponse immunitaire ainsi que dans le contrôle de la réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de l'lnfection avec plusieurs membres de la famille Leishrnania. Summary : Upon infection with the protozoan parasite Leishmania major (L. major), C57BL/6 mice show a resistant phenotype, developing a protective Thelper (Th) 1 response. ln contrast, BALB/c mice develop a Th2 response and are susceptible to infection. Following inoculation with the parasite, neutrophils are the first cells migrating at the site of infection and are equally recruited in both L. major- resistant and susceptible mouse strains. However, after three days of infection, almost all neutrophils disappear from the site of infection in C57BL/6 mice, while they persist until ten days in BALB/c mice. Neutrophils were shown to play a crucial role during infection with L. major. indeed, depletion of these cells in BALB/c mice prior to infection with the parasite led to a lower Iesion development, associated with a lower parasite burden and a modification in the immune response towards a Th1 response in these otherwise susceptible mice, suggesting an immunomodulatory role for neutrophils during the first days of infection. ln the first part of this thesis, we were interested in better understanding the role of neutrophils in infection with L. major. \/\/e found that this parasite was inducing distinct neutrophil phenotypes in L. major-resistant and susceptible mice. Upon exposition with L. major, C57BL/6 neutrophils were reported to express high level of Toll-like receptors 2, 7, 9 mRNA and secrete IL-12p70 and IL-10, while BALB/c neutrophils secreted homodimers of IL-12p40, and TGFB. We then demonstrated that in response to L. major, neutrophils from L. major-resistant C57BL/6 mice release the CCL3 dendritic cell attracting chemokine, which is critical for the first wave of dendritic cell migration to the site of infection and in the development of the subsequent immune response. Altogether, these results demonstrated that upon infection with L. major, neutrophils create a microenvironment that can determine the development of an antigen-specific immune response. ln the second part of the thesis we were interested in understanding the role of neutrophils upon infection with of other species of Leishmania: L. donovani causing visceral leishmaniasis and L. mexicana, agent of chronic cutaneous leishmaniasis. Upon infection with L. donovani, neutrophils were found to play a crucial role in the early protective response, their absence leading to an increased susceptibility to the parasite, associated with the preferential induction of a Th2 response. ln contrast, depletion of these cells early in infection with L. mexicana was leading to an increased resistance, as observed by a decreased parasite burden, increased Th1 and decreased Th2 response in neutrophil-depleted mice. However, despite the deleterious role of neutrophils on the development of a protective immune response upon L. mexicana infection, these cells were required for the proper resolution of the inflammatory response. Altogether, these results highlight a major immunomodulatory role for neutrophils in infection with several species of Leishmania.

Glutathione and the redox control system trypanothione/trypanothione reductase are involved in the protection of Leishmania spp. against nitrosothiol-induced cytotoxicity

Glutathione is the major intracellular antioxidant thiol protecting mammalian cells against oxidative stress induced by oxygen- and nitrogen-derived reactive species. In trypanosomes and leishmanias, trypanothione plays a central role in parasite protection against mammalian host defence systems by recycling trypanothione disulphide by the enzyme trypanothione reductase. Although Kinetoplastida parasites lack glutathione reductase, they maintain significant levels of glutathione. The aim of this study was to use Leishmania donovani trypanothione reductase gene mutant clones and different Leishmania species to examine the role of these two individual thiol systems in the protection mechanism against S-nitroso-N-acetyl-D,L-penicillamine (SNAP), a nitrogen-derived reactive species donor. We found that the resistance to SNAP of different species of Leishmania was inversely correlated with their glutathione concentration but not with their total low-molecular weight thiol content (about 0.18 nmol/10(7) parasites, regardless Leishmania species). The glutathione concentration in L. amazonensis, L. donovani, L. major, and L. braziliensis were 0.12, 0.10, 0.08, and 0.04 nmol/10(7) parasites, respectively. L. amazonensis, that have a higher level of glutathione, were less susceptible to SNAP (30 and 100 µM). The IC50 values of SNAP determined to L. amazonensis, L. donovani, L. major, and L. braziliensis were 207.8, 188.5, 160.9, and 83 µM, respectively. We also observed that L. donovani mutants carrying only one trypanothione reductase allele had a decreased capacity to survive (~40%) in the presence of SNAP (30-150 µM). In conclusion, the present data suggest that both antioxidant systems, glutathione and trypanothione/trypanothione reductase, participate in protection of Leishmania against the toxic effect of nitrogen-derived reactive species.

Caractérisation moléculaire de la modulation spatio-temporelle des fonctions du phagosome

La phagocytose est un processus par lequel des cellules spécialisées du système immunitaire comme les macrophages ingèrent des microorganismes envahisseurs afin de les détruire. Les microbes phagocytés se retrouvent dans un compartiment intracellulaire nommé le phagosome, qui acquiert graduellement de nombreuses molécules lui permettant de se transformer en phagolysosome possédant la capacité de tuer et dégrader son contenu. L’utilisation de la protéomique a permis de mettre en évidence la présence de microdomaines (aussi nommés radeaux lipidiques ou radeaux membranaires) sur les phagosomes des macrophages. Notre équipe a démontré que ces radeaux exercent des fonctions cruciales au niveau de la membrane du phagosome. D’abord nous avons observé que la survie du parasite intracellulaire L. donovani est possible dans un phagosome dépourvu de radeaux lipidiques. Parallèlement nous avons constaté qu’un mutant de L. donovani n’exprimant pas de LPG à sa surface(LPG-) est rapidement tué dans un phagosome arborant des radeaux membranaires. Pour comprendre le mécanisme de perturbation des microdomaines du phagosome par la molécule LPG, nous avons provoqué la phagocytose de mutants LPG- du parasite et comparé par microscopie les différences avec le parasite de type sauvage. Nous avons ainsi démontré que le LPG de L. donovani est nécessaire et suffisant au parasite pour empêcher la maturation normale du phagosome. Nous avons également découvert que la molécule LPG permet d’empêcher la formation des radeaux lipidiques sur le phagosome et peut aussi désorganiser les radeaux lipidiques préexistants. Enfin, nous avons montré que l’action de LPG est proportionnelle au nombre d’unités répétitives de sucres (Gal(β1,4)-Manα1-PO4) qui composent cette molécule. Nos travaux ont démontré pour la première fois le rôle important de ces sous-domaines membranaires dans la maturation du phagosome. De plus, nos conclusions seront des pistes à suivre au cours des études cliniques ayant pour but d’enrayer la leishmaniose. Le second objectif de ce travail consistait à effectuer la caractérisation des radeaux lipidiques par une analyse protéomique et lipidomique à l’aide de la spectrométrie de masse. Nous avons ainsi entrepris l’identification systématique des protéines présentes dans les radeaux membranaires des phagosomes et ce, à trois moments clés de leurmaturation. Le traitement des phagosomes purifiés avec un détergent nous a permis d’isoler les «Detergent Resistent Membranes» (DRMs) des phagosomes, qui sont l’équivalent biochimique des radeaux membranaires. Nous avons ainsi établi une liste de 921 protéines associées au phagosome, dont 352 sont présentes dans les DRMs. Les protéines du phagosome sont partagées presque également entre trois tendances cinétiques (augmentation, diminution et présence transitoire). Cependant, une analyse plus spécifique des protéines des DRMs démontre qu’une majorité d’entre elles augmentent en fonction de la maturation. Cette observation ainsi que certains de nos résultats montrent que les radeaux lipidiques des phagosomes précoces sont soit très peu nombreux, soit pauvres en protéines, et qu’ils sont recrutés au cours de la maturation du phagosome. Nous avons aussi analysé les phospholipides du phagosome et constaté que la proportion entre chaque classe varie lors de la maturation. De plus, en regardant spécifiquement les différentes espèces de phospholipides nous avons constaté que ce ne sont pas uniquement les espèces majoritaires de la cellule qui dominent la composition de la membrane du phagosome. L’ensemble de nos résultats a permis de mettre en évidence plusieurs fonctions potentielles des radeaux lipidiques, lesquelles sont essentielles à la biogenèse des phagolysosomes (signalisation, fusion membranaire, action microbicide, transport transmembranaire, remodelage de l’actine). De plus, la cinétique d’acquisition des protéines de radeaux lipidiques indique que ceux-ci exerceraient leurs fonctions principalement au niveau des phagosomes ayant atteint un certain niveau de maturation. L’augmentation du nombre de protéines des radeaux membranaires qui s’effectue durant la maturation du phagosome s’accompagne d’une modulation des phospholipides, ce qui laisse penser que les radeaux membranaires se forment graduellement sur le phagosome et que ce ne sont pas seulement les protéines qui sont importées.

A novel A2 allele found in Leishmania (Leishmania) infantum chagasi

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

Experimental visceral leishmaniasis in high and low antibody - producer mice (selection IV-A)

A leishmaniose é uma infecção parasitária cuja imunidade protetora envolve a ativação de macrófagos. Neste trabalho avaliamos a susceptibilidade de camundongos H e L (bons e maus produtores de anticorpos, respectivamente) da seleção IV-A, à infecção com o protozoário L. donovani. Camundongos H infectados com 10(7) amastigotas por via intravenosa foram mais suscetíveis, apresentando maior carga parasitária tanto no fígado quanto no baço. Após 60 dias de infecção ambas as linhagens apresentaram um aumento no índice esplênico. Esta esplenomegalia foi conseqüência, pelo menos parcialmente, de um aumento no número de células esplênicas. Os resultados indicam que a seleção IV-A é susceptível à infecção com L. donovani e que dentro desta seleção a linhagem H apresenta maior suscetibilidade do que a linhagem L.

Saponins, IL12 and BCG adjuvant in the FML-vaccine formulation against murine visceral leishmaniasis

The FML antigen of Leishmania donovani, in combination with either Riedel de Haen (R), QuilA, QS21 saponins, IL12 or BCG, was used in vaccination of an outbred murine model against visceral leishmaniasis (VL). Significant and specific increases in anti-FML IgG and IgM responses were detected for all adjuvants, and in anti-FML IgG1, IgG2a and IgG2b and delayed type of hypersensitivity to L. donovani lysate (DTH), only for all saponins and IL12. The QS21-FML and QuilA-FML groups achieved the highest IgG2a response. QuilA-FML developed the strongest DTH and QS21-FML animals showed the highest serum IFN-gamma concentrations. The reduction of parasitic load in the liver in response to each FML-vaccine formulation was: 52% (P < 0.025) for BCG-FML, 73% (P < 0.005) for R-FML, 93% (P < 0.005) for QuilA-FML and 79.2% (P < 0.025) for QS21-FML treated animals, respectively. Protection was specific for R-FML and QS21-FML while the QuilA saponin treatment itself induced 69% of LDU reduction. The FML-saponin vaccines promote significant, specific and strong protective effects against murine visceral leishmaniasis. BCG-FML induced minor and non-specific protection while IL 12-FML, although enhancing the specific antibody and IDR response, failed to reduce the parasitic load of infected animals. (C) 2002 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Immunotherapy against murine experimental visceral leishmaniasis with the FML-vaccine

The fucose mannose ligand (Leishmania donovani FML)-saponin vaccine has earlier shown its immunoprophylactic potential against visceral leishmaniasis in the CB hamster (87.7% of parasite load reduction), Balb/c (84.4%) and Swiss albino mouse (85-93%) models. In this investigation its specific immunotherapeutic efficacy against L. donovani infection in Balb/c mice was studied. The effects of vaccine treatment on the Immoral response, delayed type of hypersensitivity to promastigote lysate (DTH), cytokine levels in sera and reduction of the liver parasitic load of L. donovani infected mice, were examined. The types and subtypes of anti-FML antibodies increased significantly in the vaccinees over the saline and saponin controls. As expected for a saponin vaccine, the highest ratios were found in relation to IgG1, IgG2a and IgG2b (4.4, 5 and 2.5, respectively). The DTH response and the in vitro ganglion cell proliferative response against FML antigen were also significantly higher than controls (P < 0.005). Concomitantly, an impressive and specific decrease of liver parasitic burden was detected only in vaccine-treated animals (94.7%). Our results indicate that the therapeutic FML-vaccine has a potent effect on modulation of the murine infection leading to the reduction of parasitic load and signs of disease, being a new potential tool in the therapy and control of visceral leishmaniasis. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Validation of a Leishmania infantum ELISA rapid test for serological diagnosis of Leishmania chagasi in dogs

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Increased natural killer activity does not prevent progression of experimental kala-azar

Kala-azar is the visceral form of leishmaniasis and it is caused by intracellular parasites from the complex Leishmania donovani. Golden hamster (Mesocricetus auratus) infected with Leishmania donovani develop a disease very similar to human Kala-azar. There is conspicuous hipergammaglobulinaemia and their T cells do not respond to stimulation with parasite antigens. We used this experimental model to evaluate the natural killer (NK) activity during the initial phase of the disease. Outbred hamsters infected by intravenous route with 5.106 amastigotes of L. donovani 1S showed a concurrent increase in the spleen weight and in the spleen cell number. Using the single cell assay we detected a significant increase in the percentage of NK effector cells on the 4th day of infection. Imprints from spleen and liver showed at days 14 and 28 a significant increase in the parasite burden. These results show that the increased NK activity in the beginning of the infection was not able to restrain the progression of the disease in this experimental model.

Co-infecção por Ehrlichia canis, Leishmania chagasi e Babesia canis em cães naturalmente infectados em Campo Grande, Mato Grosso do Sul

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização genotípica de amostras de Leishmania spp. isoladas de área endêmica para Leishmaniose Visceral Canina no estado de São Paulo

Pós-graduação em Doenças Tropicais - FMB

Papel dos receptores Toll-Like 2 e 4 do estado nutricional em pacientes com leishmaniose visceral

Pós-graduação em Doenças Tropicais - FMB

Leishmania amazonensis Promastigotes Present Two Distinct Modes of Nucleus and Kinetoplast Segregation during Cell Cycle

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