Desenvolvimento de uma plataforma modelo para a busca de ligantes com potencial leishmanicida baseado na inibição seletiva da enzima diidroorotato desidrogenase

As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) causam um imenso sofrimento para a pessoa acometida e em muitos casos podem levar o indivíduo a morte. Elas representam um obstáculo devastador para a saúde e continuam a ser um sério impedimento para a redução da pobreza e desenvolvimento socioeconômico. Das 17 doenças desse grupo, a leishmaniose, incluindo a leishmaniose cutânea, tem grande destaque devido sua alta incidência, os gastos para o tratamento e as complicações geradas em processos de coinfecção. Ainda mais agravante, os investimentos direcionados ao controle, combate e principalmente a inovação em novos produtos é ainda muito limitado. Atualmente, a academia tem um importante papel na luta contra essas doenças através da busca de novos alvos terapêuticos e também de novas moléculas com potencial terapêutico. É nesse contexto que esse projeto teve como meta a implantação de uma plataforma para a identificação de moléculas com atividade leishmanicida. Como alvo terapêutico, optamos pela utilização da enzima diidroorotato desidrogenase de Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH), enzima de extrema importância na síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, cuja principal função é converter o diidroorotato em orotato. Esta enzima foi clonada, expressa e purificada com sucesso em nosso laboratório. Os estudos permitiram que a enzima fosse caracterizada cineticamente e estruturalmente via cristalografia de raios- X. Os primeiros ensaios inibitórios foram realizados com o orotato, produto da catálise e inibidor natural da enzima. O potencial inibitório do orotato foi mensurado através da estimativa do IC50 e a interação proteína-ligante foi caracterizada através de estudos cristalográficos. Estratégias in silico e in vitro foram utilizadas na busca de ligantes, através das quais foram identificados inibidores para a enzima LbDHODH. Ensaios de validação cruzada, utilizando a enzima homóloga humana, permitiram identificar os ligantes com maior índice de seletividade que tiveram seu potencial leishmanicida avaliado in vitro contra as formas promastigota e amastigota de Leishmania braziliensis. A realização do presente projeto permitiu a identificação de uma classe de ligantes que apresentam atividade seletiva contra LbDHODH e que será utilizada no planejamento de futuras gerações de moléculas com atividade terapêutica para o tratamento da leishmaniose. Além disso, a plataforma de ensaios otimizada permitirá a avaliação de novos grupos de moléculas como uma importante estratégia na busca por novos tratamentos contra a leishmaniose

Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) using phenothiazine derivatives as photosensitizers against Leishmania braziliensis

Background and Objective Cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis are diseases characterized by skin or mucosal manifestations. In the new world, Leishmania braziliensis is the main etiological agent of cutaneous leishmaniasis, condition that may evolve to the mucocutaneous form. The therapeutic arsenal routinely employed to treat infected patients is unsatisfactory, especially for pentavalent antimonials, treatment recommended by the WHO, as they are often highly toxic, poorly tolerated and of variable effectiveness. This work aimed to evaluate in vitro the effectiveness of photodynamic antimicrobial chemotherapy as a new approach for the treatment of leishmaniasis. Materials and Methods A laser (??=?660?nm, 40?mW, 4.2?J/cm2, and 8.4?J/cm2, CW) associated to phenothiazine's derivatives (5 and 10?mu g/ml, toluidine blue O, methylene blue, or phenothiazine) on the promastigote forms of L. braziliensis in a single session. Samples were removed and analyzed in a hemocytometer 72?hours after PACT and viability of the parasites was assessed in quadruplicates. Results An important decrease in the number of viable parasites on all treated groups in comparison to their controls was observed as all tested compounds lead to significant parasite lethality being the highest lethality achieved with 10?mu g/ml of TBO. No lethality was observed on groups treated with laser or with any of the compounds separately. Conclusions TBO presented higher parasite lethality in comparison to MB with impressive reduction from 1?hour to 5?minutes of pre-incubation time. Lasers Surg. Med. 44: 850855, 2012. (c) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Species-specific identification of Leishmania in naturally infected sand flies captured in Mato Grosso do Sul State, Brazil

An increase in cutaneous and visceral leishmaniasis cases has been reported in recent years in the state of Mato Grosso do Sul, Brazil, and little is known to date about their etiological agents. An investigation into natural Leishmania infection of sand flies captured in this state between December 2003 and August 2004 was carried out. Mini-exon sequences were used as targets to identify Leishmania, and an RFLP technique was employed for those identified as belonging to the Viannia subgenus. Calculation of the minimal infection rate (MR) revealed that 1.6% of sand flies captured in the forest, peridomicile and intradomicile were positive. Six species were found to be infected by Leishmania (V.) braziliensis. Interestingly, two of the six species. Lutzomyia longipalpis and Nyssomyia whitmani, were captured in anthropic environments. The findings of this study constitute a useful tool for planning control measures against this disease in the State of Mato Grosso do Sul. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

A real-time polymerase chain reaction assay for the identification and quantification of American Leishmania species on the basis of glucose-6-phosphate dehydrogenase

A real-time polymerase chain reaction (PCR) test was developed on the basis of the Leishmania glucose-6-phosphate dehydrogenase locus that enables identification and quantification of parasites. Using two independent pairs of primers in SYBR-Green assays, the test identified etiologic agents of cutaneous leishmaniasis belonging to both subgenera, Leishmania (Viannia) and Leishmania (Leishmania) in the Americas. Furthermore, use of TaqMan probes enables distinction between L. (V.) braziliensis or L. (V.) peruviania from the other L. (Viannia) species. All assays were negative with DNA of related trypanosomatids, humans, and mice. The parasite burden was estimated by normalizing the number of organisms per total amount of DNA in the sample or per host glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase copies. The real-time PCR assay for L. (Leishmania) subgenus showed a good linear correlation with quantification on the basis of a limiting dilution assay in experimentally infected mice. The test successfully identifies and quantifies Leishmania in human biopsy specimens and represents a new tool to study leishmaniasis.

Synthesis and in vitro activity of limonene derivatives against Leishmania and Trypanosoma

The synthesis and in vitro activity of R(+)-Limonene derivatives against Leishmania and Trypanosoma cruzi strains are reported. Seven compounds have shown better in vitro activity against Leishmania (V.)braziliensis than the standard drug pentamidine. Additionally, we have identified two promising new anti-T. cruzi limonene derivatives. (C) 2010 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Epidemiologia da leishmaniose tegumentar no município de Juruti, Pará

A leishmaniose tegumentar (LT) encontra-se em expansão no Estado do Pará, Brasil. Juruti é um dos 143 municípios desse Estado e atualmente cenário de grandes transformações ambientais devido à mineração de bauxita, o que poderá influenciar o padrão de transmissão. Objetivo: Este estudo buscou elucidar aspectos epidemiológicos relevantes para o controle da LT em Juruti. Materiais e Métodos: A frequência de LT e o perfil dos pacientes no hospital municipal "Francisco Barros" foram determinados de janeiro a dezembro/2007. Espécies de flebotomíneos silvestres existentes no entorno de uma área de prospecção da bauxita foram também descritas, durante levantamento entomológico em janeiro/2008 (armadilha Shannon/18h às 20h/2 noites). Em 21 indivíduos, portadores de lesão cutânea suspeita de LT, biópsias de pele foram realizadas entre fevereiro e junho de 2007. Neste grupo procedeu-se ao diagnóstico parasitológico (esfregaço corado e cultura), molecular e teste intradérmico de Montenegro. Utilizaram-se sondas de DNA ribossomal (PCR-SSUrDNA) gênero específicas (S4, S12; S17, S18) e de G6PD, para distinguir o subgênero Viannia (ISVC, ISVA: ISVC, ISVG) e a espécie L. (V.) braziliensis (ISVC, ISVA; ISVC, ISVB). Resultados: No ano de 2007 foram confirmados 42 casos novos de LT, com média mensal inferior a quatro (3,5 ± 0,8), maior frequência em julho (11) e menor em junho e novembro (0). A maioria dos pacientes foi de homens (41/42, 98%) com menos de 20 anos (<10 anos: 30%; 10-20: 57%; 20-40: 12%). A maioria também residia em localidades rurais (33/42, 79%), incluindo áreas impactadas pela mineração (19/42, 45%), e exercia atividades de risco (28/42, 67%). Doze eram funcionários de empresas (29%). A análise molecular das 21 amostras identificou 12 resultados positivos para o gênero Leishmania (57%), sendo 11 (52%) parasitologicamente confirmados. A PCRG6PD identificou 75% das amostras como sendo L. (V.) braziliensis. As demais (3/12, 25%) não hibridizaram com os oligonucleotídeos da PCR-G6PD e, por isso, os produtos da reação de nested-PCR SSUrDNA foram clonados e sequenciados, confirmando que se tratavam de Leishmania (Viannia) sp. Apenas 9/12 (75%) casos confirmados pelos métodos parasitológico e/ou olecular tiveram reações de hipersensibilidade tardia em resposta ao antígeno de Montenegro, cujos diâmetros variaram de 7 a 40mm (16,3 ± 3,2). Capturaram-se 105 flebotomíneos de 13 espécies nas seguintes frequências: 1- Lutzomyia (Ps.) geniculata (23, 22%), 2- Lutzomyia (Ps.) paraensis (21, 20%), 3- Lutzomyia (Ps.) complexa (18, 17%), 4-Lutzomyia (Ps.) davisi (10, 10%), 5- Lutzomyia (N.) flaviscutellata (13, 13%) e outras oito espécies (20, 18%). Discussão: Espécies de Leishmania do subgênero Viannia, sobretudo L. (V.) braziliensis predominam em Juruti, o que é compatível com o extenso diâmetro das reações cutâneas observadas ao antígeno de Montenegro e com os relatos comuns de persistência e recidiva, apesar do tratamento específico. Entre os flebotomíneos antropófilos destacam-se L. (Ps.) complexa (17%) e L. (Ps.) flaviscutellata (13%) por serem vetores de L. (V.) braziliensis e L. (L.) amazonensis respectivamente, associadas às formas severas da LT humana. Conclusão: Medidas de controle em Juruti devem priorizar a redução da morbidade, diagnóstico precoce, busca ativa de LT humana, vigilância entomológica e de microambientes no entorno da área de impacto de mineração.

Cutaneous and Mucocutaneous Leishmaniasis

Tegumentary leishmaniases are caused by approximately 15 species of protozoa of the genus Leishmania. They prevail in tropical and subtropical areas of the Old and New World but human mobility also makes them a medical problem in nonendemic areas. Clinical manifestations may comprise cutaneous and mucocutaneous forms that may be localized, disseminated, or diffuse in distribution and may differ in Old and New World leishmaniases. Diagnosis and treatment vary according to the clinical manifestations, geographic area, and Leishmania species involved. This article highlights the diversity and complexity of tegumentary leishmaniases, which are worsened by human immunodeficiency virus/Leishmania coinfection.

Detection of Leishmania RNA virus in Leishmania parasites.

BACKGROUND Patients suffering from cutaneous leishmaniasis (CL) caused by New World Leishmania (Viannia) species are at high risk of developing mucosal (ML) or disseminated cutaneous leishmaniasis (DCL). After the formation of a primary skin lesion at the site of the bite by a Leishmania-infected sand fly, the infection can disseminate to form secondary lesions. This metastatic phenotype causes significant morbidity and is often associated with a hyper-inflammatory immune response leading to the destruction of nasopharyngeal tissues in ML, and appearance of nodules or numerous ulcerated skin lesions in DCL. Recently, we connected this aggressive phenotype to the presence of Leishmania RNA virus (LRV) in strains of L. guyanensis, showing that LRV is responsible for elevated parasitaemia, destructive hyper-inflammation and an overall exacerbation of the disease. Further studies of this relationship and the distribution of LRVs in other Leishmania strains and species would benefit from improved methods of viral detection and quantitation, especially ones not dependent on prior knowledge of the viral sequence as LRVs show significant evolutionary divergence. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS This study reports various techniques, among which, the use of an anti-dsRNA monoclonal antibody (J2) stands out for its specific and quantitative recognition of dsRNA in a sequence-independent fashion. Applications of J2 include immunofluorescence, ELISA and dot blot: techniques complementing an arsenal of other detection tools, such as nucleic acid purification and quantitative real-time-PCR. We evaluate each method as well as demonstrate a successful LRV detection by the J2 antibody in several parasite strains, a freshly isolated patient sample and lesion biopsies of infected mice. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE We propose that refinements of these methods could be transferred to the field for use as a diagnostic tool in detecting the presence of LRV, and potentially assessing the LRV-related risk of complications in cutaneous leishmaniasis.

Insulin-like growth factor I is a growth-promoting factor for Leishmania promastigotes and amastigotes

Leishmaniases are diseases caused by protozoa of the genus Leishmania that affect more than 20 million people in the world. The initial phase of the infection is fundamental for either the progression or control of the disease. The Leishmania parasites are injected in the skin as promastigotes and then, after been phagocytized by the host macrophages, rapidly transform into amastigotes. In this phase different nonspecific cellular and humoral elements participate. We have shown previously that insulin-like growth factor (IGF)-I that is constitutively present in the skin induces growth of Leishmania promastigotes. In the present paper we show further evidence for the importance of this factor: (i) IGF-I also can induce a growth response in Leishmania (Leishmania) mexicana amastigotes; (ii) IGF-I binds specifically to a putative single-site receptor on both promastigotes and amastigotes; (iii) IGF-I induces a rapid tyrosine phosphorylation of parasite proteins with different molecular mass in promastigotes and amastigotes of L. (L.) mexicana; and, finally, (iv) the cutaneous lesion in the mice when challenged by IGF-I-preactivated Leishmania (Viannia) panamensis is increased significantly because of inflammatory process and growth of parasites. We thus suggest that IGF-I is another important host factor participating in the Leishmania–host interplay in the early stage during the establishment of the infection and presumably also in the later stages.

Anti-leishmanial effects of purified compounds from aerial parts of Baccharis uncinella C. DC. (Asteraceae)

Species of Baccharis exhibit antibiotic, antiseptic, wound-healing, and anti-protozoal properties, and have been used in the traditional medicine of South America for the treatment of several diseases. In the present work, the fractionation of EtOH extract from aerial parts of Baccharis uncinella indicated that the isolated compounds caffeic acid and pectolinaringenin showed inhibitory activity against Leishmania (L.) amazonensis and Leishmania (V.) braziliensis promastigotes, respectively. Moreover, amastigote forms of both species were highly sensible to the fraction composed by oleanolic + ursolic acids and pectolinaringenin. Caffeic acid also inhibited amastigote forms of L. (L.) amazonensis, but this effect was weak in L. (V.) braziliensis amastigotes. The treatment of infected macrophages with these compounds did not alter the levels of nitrates, indicating a direct effect of the compounds on amastigote stages. The results presented herein suggest that the active components from B. uncinella can be important to the design of new drugs against American tegumentar leishmaniases.

Are the severe injuries of cutaneous leishmaniasis caused by an exacerbated Th1 response?

American tegumentary leishmaniasis (ATL) is a disease whose clinical features are strongly related to the type of immune response it induces. Herein we report an atypical presentation of cutaneous leishmaniasis in a woman with a severe and extensive sore located in her leg, and we describe the differences between the usual local immune response in ATL and the local immune response in this patient. We observed an intense inflammatory response characterized by Th1 cells and cytokines with conspicuous expression of Toll-like receptor 3 (TLR-3). Few parasites were present, but there was an extensive tissue damage. We also discuss the immunological factors that could be related to the atypical presentation.

Caracterização funcional da BaltMTx, uma miotoxina isolada da peçonha de Bothrops alternatus

CHAPTER II: Snake venoms are a complex mixture of organic and inorganic compounds, proteins and peptides such as aminotransferases, acetylcholinesterase, hyaluronidases, L-amino acid oxidase, phospholipase A2, metalloproteases, serine proteases, lectins, disintegrins, and others. Phospholipase A2 directly or indirectly influence the pathophysiological effect on envenomation, as well as their participation in the digestion of the prey. They have several other activities such as hemolytic indirect action, cardiotoxicity, aggregating of platelets, anticoagulant, edema, myotoxic and inflammatory activities. In this work, we describe the functional characterization of BaltMTx, a PLA2 from Bothrops alternatus that inhibits platelet aggregation and present bactericidal effect. The purification of BaltMTx was carried out through three chromatographic steps (ion-exchange on a DEAE-Sephacel column, followed by hydrophobic chromatography on Phenyl–Sepharose and affinity chromatography on HiTrap™ Heparin HP). The protein was purified to homogeneity as judged by its migration profile in SDS–PAGE stained with coomassie blue, and showed a molecular mass of about 15 kDa under reducing conditions and approximately 25 kDa in non-reducing conditions. BaltMTx showed a rather specific inhibitory effect on platelet aggregation induced by epinephrine in human platelet-rich plasma in a dose-dependent manner, whereas it had little or no effect on platelet aggregation induced by collagen or adenosine diphosphate. BaltMTx also showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. High concentrations of BatlMTx stimulated the proliferation of Leishmania (Leishmania) infantum and Leishmania (Viania) braziliensis. BaltMTx induced production of inflammatory mediators such as IL-10, IL-12, TNF-α and NO. BaltMTx could be of medical interest as a new tool for the development of novel therapeutic agents for the prevention and treatment of thrombotic disorders as well as bactericidal agent.

Anti-leishmanial effects of purified compounds from aerial parts of Baccharis uncinella C. DC. (Asteraceae)

Species of Baccharis exhibit antibiotic, antiseptic, wound-healing, and anti-protozoal properties, and have been used in the traditional medicine of South America for the treatment of several diseases. In the present work, the fractionation of EtOH extract from aerial parts of Baccharis uncinella indicated that the isolated compounds caffeic acid and pectolinaringenin showed inhibitory activity against Leishmania (L.) amazonensis and Leishmania (V.) braziliensis promastigotes, respectively. Moreover, amastigote forms of both species were highly sensible to the fraction composed by oleanolic + ursolic acids and pectolinaringenin. Caffeic acid also inhibited amastigote forms of L. (L.) amazonensis, but this effect was weak in L. (V.) braziliensis amastigotes. The treatment of infected macrophages with these compounds did not alter the levels of nitrates, indicating a direct effect of the compounds on amastigote stages. The results presented herein suggest that the active components from B. uncinella can be important to the design of new drugs against American tegumentar leishmaniases.

Análise morfológica das células de Langerhans purificadas da epiderme de camundongo Balb/c, após interação in vitro com Leishania (Viannia) brasiliensis e Leishamania (Leishmania) amazonensis

Células de Langerhans (CL) são células apresentadoras de antígenos, MHC classe II positivas, que constituem 2 a 3% de todas as células da epiderme, e que têm demonstrado serem estimuladoras de uma resposta vigorosa de linfócitos T contra Leishmania major. A leishmanionse cutânea do Novo Mundo é causada por diferentes espécies, apresentando formas clínicas diversas variando de leishmaniose cutânea difusa anérgica. Utilizando a técnica de "panning", CL da epiderme de comundongos BALB/c foram purificadas para em torno de 95% de pureza (pCL) em relação à outras células da epiderme. As CL recentemente isoladas apresentaram dentritos pequenos e delicados e os clássicos grânulos de Birbeck. Tem sido sugerido que os parasitos do subgênero Viannia e Leishmania, que são geneticamente bastante distintos, podem ter respostas espécie-específicas na resposta imune celular. Neste estudo, pCL e L. (V.) brasilienses ou L. (L.) amazonensis foram cultivadas e a morfologia das CL foi analizada após 12 ou 36 h de cultura. Utilizando a coloração de Giemsa e a microscopia eletrônica de varredura, alterações morfológicas diferentes foram detectadas nas CL após 12 h de cultivo nas duas culturas, CL e L. (V.) brasiliensis ou CL e L. (L.) amazonensis. Depois da interação com L. (V.) brasiliensis as CL tornaram-se mais dentríticas, que eram mais curtos quando comparados às CL cultivadas isoladamente. Em contraste, após a interação com L. (L.) amazonensis, as CL tornaram-se arredondadas com algumas células mostrando alguns dendritos. Além disto, verificou-se um contato íntimo entre o flagelo das prostigota com as CL, mas sem observar a fagocitose das leishmanias após 12 ou 36 h de cultivo, o que é diferente dos relatos da literatura com CL e L. major. Estes resultados sugerem que a resposta imune primária das CL contra as diferentes espécies de leishamania podem ser distintas de acordo com a espécie envolvida no processo de interação.

Estudo in vitro da infectividade de espécies de Leishmania do subgênero Viannia em macrófagos peritoneais de camundongo BALB/c

Os parasitos do gênero Leishmania apresentam variações de infectividade intra e inter específicas. Entretanto, são escassas as informações a respeito da infectividade das espécies de Leishmania do Novo Mundo, principalmente, daquelas encontradas na região Amazônica brasileira, onde, até o presente momento são conhecidas seis espécies pertencentes ao subgênero Viannia causadoras de LTA. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi investigar, in vitro, o comportamento da infectividade de 5 espécies de Leishmania do subgênero Viannia em macrófagos peritoneais de camundongos BALB/c e sua correlação com a produção de óxido nítrico pelos macrófagos infectados. Trinta cepas de Leishmania foram distribuídas em seis grupos iguais, de acordo com as espécies seguintes: I- L. (V) braziliensis/LCL, II- L. (V) braziliensis/LCM, III- L. (V) guyanensis, IV- L. (V) shawi, V -L. (V) naiffi e VI- L. (V) lainsoni. As cepas foram cultivadas em meio RPMI suplementado com 10% de soro bovino fetal e 1% de penicilina-gentamicina, até atingir a fase estacionária de cultivo, quando foram usadas para infectar macrófagos na proporção de 4 parasitos/macrófago. As culturas foram incubadas a 35°C e 5% de CO2 e após 24h, as lamínulas foram coradas com Giemsa para contagem do número de parasitos e determinação do índice de infecção, enquanto a concentração de NO (nitrito) foi calculada pelo método de Griess. Observou-se que as cepas de L. (V) braziliensis/LCM apresentaram o maior índice de infecção (385), sendo este significativamente maior (P<0,005) que as cepas de L. (V) braziliensis/LCL (264), L. (V) naiffi (215) e L. (V) lainsoni (272), porém, não significativamente maior que os índices das espécies L. (V) shawi (292) e L. (V) guyanensis (300). Quanto aos níveis de NO (nitrito), detectou-se maior concentração para a espécie L. (V) naiffi (4,1µM e menor concentração para as cepas de L. (V) braziliensis/LCM (2,15µM). As demais espécies tiveram concentrações de: L. (v:) lainsom (3,14µM), L. (V) shawi (2,96µM), L. (V) guyanensis (2,76µM) e cepas de L. (V) braziliensis/LCL (3,1µM). Diante do exposto, concluímos que cepas de L. (V) braziliensis/LCM são mais infectivas do que as demais espécies estudadas e, também, mais infectivas que cepas homólogas isoladas de casos clínicos de LCL. Além disso, observou-se menor infectividade da espécie L. (V) naiffi. Desse modo, notou-se que os níveis de NO produzidos pelos macrófagos infectados foram inversamente proporcionais ao grau do parasitismo.