As aves antárticas estão livres de hemoparasitos? Um estudo de caso de pinguins (Pygoscelis spp.) e de skuas (Catharacta spp.) antárticos da Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica.

O parasitismo é uma importante força seletiva em populações, assim como a competição e a predação. Os parasitos sanguíneos podem afetar a coloração da plumagem, a seleção sexual e o sucesso reprodutivo em aves. As aves da região Antártica têm sido mencionadas na literatura como livres de hemoparasitos. A Baía do Almirantado, na Ilha Rei George, Península Antártica, é a maior Baía da região, abrigando diferentes espécies de aves durante o período reprodutivo. Dentre elas, estão duas espécies de skuas, as mais frequentes da Antártica, skua-sub-antártica (Catharacta lonnbergi) e skua-polar-do-sul (C. maccormicki) e três espécies de pinguins, pinguim-antártico (Pygoscelis antarctica), pinguim-papua (P. papua) e pinguim-de-adélia (P. adeliae). Skuas e pinguins são aves que se dispersam durante o inverno austral, podendo ser potenciais reservatórios e transmissores de parasitos, embora resultados negativos de hemoparasitos tenham sido encontrados para diversas outras aves marinhas e também para a região Antártica. O objetivo do presente trabalho foi investigar a presença de hemoparasitos em pinguins e skuas antárticos na Baía do Almirantado. Amostras de lâminas de esfregaço sanguíneo e de sangue para análises moleculares de pesquisa de Plasmodium/Haemoproteus foram coletadas em dois períodos reprodutivos, de dezembro de 2010 a março de 2011 e de dezembro de 2011 a fevereiro de 2012. Um total de 185 amostras de aves foram coletadas, incluindo 120 pinguins e 65 skuas. Skuas foram tiveram resultados negativos para hemoparasitos. As três espécies de pinguins foram positivas para Plasmodium/Haemoproteus , via técnica molecular, incluindo dois P. papua,dois P. antarctica etrês P. adeliae. Apenas um indivíduo confirmado positivo pela técnica molecular, pertencente a P. papua, foi positivo utilizando a técnica de esfregaço sanguíneo, com diagnóstico de Plasmodium sp. Não houve diferença significativa entre indivíduos machos e fêmeas das espécies parasitadas, assim como entre adultos e filhotes. As aves parasitadas (n=7), foram categorizadas abaixo do peso (n=5) e acima do peso (n=2). O presente estudo é o primeiro a relatar hemoparasitos na região Antártica e também é o primeiro registro de presença de hemoprotozoários para as três espécies de pinguins analisadas. A ausência de hemoparasitos em aves antárticas tem sido justificada pela ausência de potenciais vetores na região. Portanto, é possível que os pinguins parasitados tenham adquirido a infecção durante a dispersão por ocasião do inverno austral. No entanto, skuas antárticas também são aves migratórias, que podem atingir regiões com potenciais vetores reconhecidos, mas nunca foram diagnosticadas com hemoparasitos, o que foi reforçado pelos resultados negativos do presente estudo. Nesse caso, acredita-se que skuas, podem ter um sistema imune competente ou que a ausência de hemoparasitos nessas aves seja justificada por confinamentos filogenéticos entre parasito-hospedeiro. Entretanto, pouco se sabe sobre a existência de vetores na Antártica, rotas migratórias das aves da região e especificidade parasito-hospedeiro. Os resultados inéditos encontrados no presente estudo devem, portanto, servir como ponto de partida para o entendimento das interações parasito-hospedeiro, de forma a contribuir para a preservação do ambiente antártico.

Investigação da atividade toxicológica de análogos de estatinas em modelos experimentais in vitro

As estatinas são fármacos inibidores competitivos da enzima hidroxi-3-metil-glutaril Coenzima A (HMGCoA) redutase, amplamente utilizados para o controle da hipercolesterolemia total e, em especial, para a redução dos níveis séricos de LDLc (Low Density Lipoprotein cholesterol). Além do efeito primário, esses fármacos apresentam vários efeitos secundários, chamados de efeitos pleiotrópicos, envolvendo atividade anti-inflamatória, antitumoral e antiparasitária. Para o desenvolvimento de inovações na área de química medicinal é imprescindível avaliar o risco de efeitos adversos para saúde ou, em outras palavras, a segurança terapêutica do novo produto nas condições propostas de uso. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi investigar a genotoxicidade de quatro análogos inibidores da biossíntese de lipídios, da classe das estatinas, em modelos experimentais in vitro, testados previamente contra o clone W2 de Plasmodium falciparum a fim de se obter o IC50 dessas moléculas frente ao patógeno. Foram desenvolvidas quatro novas moléculas (PCSR02.001, PCSR09.001, PCSR08.002 e PCSR10.002). Para a avaliação da toxicidade, foram realizados o teste de mutagenicidade bacteriana (teste de Ames), o ensaio de viabilidade celular utilizando o reagente WST-1 e o ensaio de indução de micronúcleos, ambos utilizando uma linhagem ovariana (CHO-K1) e uma linhagem hepática (HepG2). Levando em conta o fato de nenhuma das amostras ter induzido efeitos mutagênicos nas linhagens de S. enterica sorovar Typhimurium, e PCSR10.002 ter apresentado citotoxicidade sugere-se então que este composto seja o mais tóxico. Comparativamente, PCSR10.002 foi mais genotóxico e citotóxico para a linhagem CHO-K1 do que para a linhagem HepG2. PCSR02.001 apresentou elevado potencial genotóxico para células ovarianas, mas não foi capaz de induzir a formação de micronúcleos em células hepáticas, apresentando, portanto um perfil similar ao observado em PCSR10.002. Assim como a atorvastatina, PCSR09.001 apresentou elevado potencial pró-apoptótico para a linhagem de hepatócitos. Já PCSR08.002, apresentou aumento na apoptose de CHO-K1. A indução de apoptose não é necessariamente um evento negativo, já que é pouco lesiva e responsável pela eliminação de células danificadas. Porém, as respostas de apoptose induzidas por esse composto foram muito inferiores àquelas induzidas pela atorvastatina (cerca de 4 vezes menor que a atorvastatina). PCSR08.002 foi aquele se mostrou menos tóxico e essa amostra foi a que teve menor risco relativo, em uma análise global das respostas de citotoxicidade e não demonstrou ter potencial genotóxico para as linhagens utilizadas nesse estudo. Conclui-se, portanto, que a análise da atividade toxicológica utilizando modelos experimentais in vitro dessas estatinas constitui um importante passo para o estabelecimento de novos candidatos à fármacos com maior segurança.

Emerging Infectious Disease: Host and Parasite Perspectives

Avian malaria and related haematozoa are nearly ubiquitous parasites that can impose fitness costs of variable severity and may, in some cases, cause substantial mortality in their host populations. One example of the latter, the emergence of avian malaria in the endemic avifauna of Hawaii, has become a model for understanding the consequences of human-mediated disease introduction. The drastic declines of native Hawaiian birds due to avian malaria provided the impetus for examining more closely several aspects of host-parasite interactions in this system. Host-specificity is an important character determining the extent to which a parasite may emerge. Traditional parasite classification, however, has used host information as a character in taxonomical identification, potentially obscuring the true host range of many parasites. To improve upon previous methods, I first developed molecular tools to identify parasites infecting a particular host. I then used these molecular techniques to characterize host-specificity of parasites in the genera Plasmodium and Haemoproteus. I show that parasites in the genus Plasmodium exhibit low specificity and are therefore most likely to emerge in new hosts in the future. Subsequently, I characterized the global distribution of the single lineage of P. relictum that has emerged in Hawaii. I demonstrate that this parasite has a broad host distribution worldwide, that it is likely of Old World origin and that it has been introduced to numerous islands around the world, where it may have been overlooked as a cause of decline in native birds. I also demonstrate that morphological classification of P. relictum does not capture differences among groups of parasites that appear to be reproductively isolated based on molecular evidence. Finally, I examined whether reduced immunological capacity, which has been proposed to explain the susceptibility of Hawaiian endemics, is a general feature of an "island syndrome" in isolated avifauna of the remote Pacific. I show that, over multiple time scales, changes in immune response are not uniform and that observed changes probably reflect differences in genetic diversity, parasite exposure and life history that are unique to each species.

Safety profile of L-arginine infusion in moderately severe falciparum malaria.

BACKGROUND: L-arginine infusion improves endothelial function in malaria but its safety profile has not been described in detail. We assessed clinical symptoms, hemodynamic status and biochemical parameters before and after a single L-arginine infusion in adults with moderately severe malaria. METHODOLOGY AND FINDINGS: In an ascending dose study, adjunctive intravenous L-arginine hydrochloride was infused over 30 minutes in doses of 3 g, 6 g and 12 g to three separate groups of 10 adults hospitalized with moderately severe Plasmodium falciparum malaria in addition to standard quinine therapy. Symptoms, vital signs and selected biochemical measurements were assessed before, during, and for 24 hours after infusion. No new or worsening symptoms developed apart from mild discomfort at the intravenous cannula site in two patients. There was a dose-response relationship between increasing mg/kg dose and the maximum decrease in systolic (rho = 0.463; Spearman's, p = 0.02) and diastolic blood pressure (r = 0.42; Pearson's, p = 0.02), and with the maximum increment in blood potassium (r = 0.70, p<0.001) and maximum decrement in bicarbonate concentrations (r = 0.53, p = 0.003) and pH (r = 0.48, p = 0.007). At the highest dose (12 g), changes in blood pressure and electrolytes were not clinically significant, with a mean maximum decrease in mean arterial blood pressure of 6 mmHg (range: 0-11; p<0.001), mean maximal increase in potassium of 0.5 mmol/L (range 0.2-0.7 mmol/L; p<0.001), and mean maximal decrease in bicarbonate of 3 mEq/L (range 1-7; p<0.01) without a significant change in pH. There was no significant dose-response relationship with blood phosphate, lactate, anion gap and glucose concentrations. All patients had an uncomplicated clinical recovery. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Infusion of up to 12 g of intravenous L-arginine hydrochloride over 30 minutes is well tolerated in adults with moderately severe malaria, with no clinically important changes in hemodynamic or biochemical status. Trials of adjunctive L-arginine can be extended to phase 2 studies in severe malaria. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov NCT00147368.

Aminopeptidases of malaria parasites:new targets for chemotherapy

Novel targets for new drug development are urgently required to combat malaria, a disease that puts half of the world's population at risk. One group of enzymes identified within the genome of the most lethal of the causative agents of malaria, Plasmodium falciparum, that may have the potential to become new targets for antimalarial drug development are the aminopeptidases. These enzymes catalyse the cleavage of the N-terminal amino acids from proteins and peptides. P. falciparum appears to encode for at least nine aminopeptidases, two neutral aminopeptidases, one aspartyl aminopeptidase, one aminopeptidase P, one prolyl aminopeptidase and four methionine aminopeptidases. Recent advances in our understanding of these genes and their protein products are outlined in this review, including their potential for antimalarial drug development.

Aflatoxin Exposure May Contribute to Chronic Hepatomegaly in Kenyan School Children

BACKGROUND: Presentation with a firm type of chronic hepatomegaly of multifactorial etiology is common among school-age children in sub-Saharan Africa.

OBJECTIVE: Aflatoxin is a liver toxin and carcinogen contaminating staple maize food. In this study we examined its role in chronic hepatomegaly.

METHODS: Plasma samples collected in 2002 and again in 2004 from 218 children attending two schools in neighboring villages were assayed for aflatoxin exposure using the aflatoxin-albumin adduct (AF-alb) biomarker. Data were previously examined for associations among hepatomegaly, malaria, and schistosomiasis.

RESULTS: AF-alb levels were high in children from both schools, but the geometric mean (95% confidence interval) in year 2002 was significantly higher in Matangini [206.5 (175.5, 243.0) pg/mg albumin] than in Yumbuni [73.2 (61.6, 87.0) pg/mg; p < 0.001]. AF-alb levels also were higher in children with firm hepatomegaly [176.6 (129.6, 240.7) pg/mg] than in normal children [79.9 (49.6, 128.7) pg/mg; p = 0.029]. After adjusting for Schistosoma mansoni and Plasmodium infection, we estimated a significant 43% increase in the prevalence of hepatomegaly/hepatosplenomegaly for every natural-log-unit increase in AF-alb. In 2004, AF-alb levels were markedly higher than in 2002 [539.7 (463.3, 628.7) vs. 114.5 (99.7, 131.4) pg/mg; p < 0.001] but with no significant difference between the villages or between hepatomegaly and normal groups [539.7 (436.7, 666.9) vs. 512.6 (297.3, 883.8) pg/mg], possibly because acute exposures during an aflatoxicosis outbreak in 2004 may have masked any potential underlying relationship.

CONCLUSIONS: Exposure to aflatoxin was associated with childhood chronic hepatomegaly in 2002. These preliminary data suggest an additional health risk that may be related to aflatoxin exposure in children, a hypothesis that merits further testing.

Potential health benefits of Artemisia gorgonum extracts

Relevância etnofarmacológica: Artemisia gorgonum (Asteraceae), conhecida como “losna ou lorna”, é usada em Cabo Verde na medicina tradicional para o tratamento de inflamações, febre e gastroenterites. Estudos recentes sugerem que artimetina, isolada a partir de Artemisa gorgonum, poderia ser usada para o tratamento da malária devido à sua atividade antiplasmodial. Objetivo do estudo: Avaliação in vitro da atividade anti-microbiana e sinergética dos extratos hidroetanol (70%) e metanol de A. gorgonum (EHAG e EMAG) em bactérias do trato urinário e uma espécie de fungo. A atividade antioxidante dos extratos de hidroetanol (70%), metanol, clorofórmio e clorofórmio-metanol (1:2), e o efeito protetor de EHAG contra lesões hepáticas em ratos induzidos com CCl4 também foram analisados. Material e métodos: A atividade antimicrobiana dos extratos de A. gorgonum foi testada in vitro contra sete estirpes de microrganismos, incluindo bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e uma espécie de fungo. O método DAA (Decimal assay for additivity) foi determinado para atividade antibacteriana do EHAG contra Pseudomonas aeruginosa. O efeito antioxidante in vitro de vários extratos de A. gorgonum foi analisado pelo método DPPH. A lesão hepática foi induzida por injeção intrapeitoral do CCl4. Seguidamente, os ratos foram administrados oralmente com EHAG, diariamente, por um período de 7 dias. Resultados e Discussão: Foi observada atividade antibacteriana dos extratos de EHAG e EMAG contra todos os microrganismos usados neste estudo. O crescimento das estirpes de Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa foi o mais inibido por ambos os extratos, apresentando valores significativos, enquanto o crescimento das estirpes S. aureus e Klebsiella spp. foi o menos afetado. Candida albicans foi inibida fortemente pelo EMAG. As combinações de extrato hidroetanólico com antibióticos demonstraram atividade antibacteriana sinergética contra todos os patogénicos testados. Em contrapartida, a combinação de extrato metanólico com antibióticos permitiu observar efeitos antagónicos contra todas as bactérias, exceto Klebsiella spp. que apresentou atividade sinérgica. O EHAG e EMAG mostraram efeito significativo na eliminação do radical DPPH. A atividade hepatoprotetora foi observada em ratos previamente administrados com CCl4. Estes estudos evidenciam os potenciais benefícios de A. gorgonum.

Síntese de trioxolanos e avaliação da sua atividade antiparasitária em Leishmania donovani e Toxoplasma gondii

Dissertação de mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Metodologias de síntese de tetraoxanos com potencial utilização em química medicinal

Dissertação de Mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Squaric acid/4-aminoquinoline conjugates: novel potent antiplasmodial agents

We report the synthesis and structure–activity relationship (SAR) analysis of a series of hybrid compounds containing a squaric moiety conjugated with heterocyclic moieties from well-known antimalarials. This novel series of compounds presents improved antiplasmodial activity compared with the squaric derivatives described in our previous work. Three compounds, 8b (IC50 = 99 nM), 8c (IC50 = 95 nM), and 8d (IC50 = 105 nM) had greater in vitro potency than chloroquine 1 (IC50 = 140 nM) against chloroquine resistant Plasmodium falciparum. In addition, they were noncytotoxic against NIH 3T3 and Hek 293T cells.

Synthesis and computer-assisted design of mitochondrial electron transport-chain inhibitors as antimalarial agents

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Malaria and tuberculosis co-infection:role for hemozoin immunosuppression?

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Microbiologia e Parasitologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Medicinal chemistry approaches to malaria drug discovery

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Automated P.falciparum detection system for post-treatment malaria diagnosis using modified annular ring ratio method

The gametocytes of the malaria parasite Plasmodium falciparum are highly resistant to antimalarial drugs. Its presence in the blood can be detected even after a successful malaria treatment. This paper explains a modified Annular Ring Ratio method which successfully locates and differentiates gametocytes of P. falciparum species in thin blood film images. The method can be used as an efficient tool for gametocyte detection for post-treatment malaria diagnosis. It also identifies the presence of any White Blood Cells (WBCs) in the image, and discards other artifacts and non infected cells. It utilizes the information based on structure, color and geometry of the cells and does not require any segmentation or non-illumination correction techniques that are commonly used for cell detection.

New insights into host-parasite ubiquitin proteome dynamics in P. falciparum infected red blood cells using a TUBEs-MS approach

Malaria, caused by Plasmodium falciparum (P. falciparum), ranks as one of the most baleful infectious diseases worldwide. New antimalarial treatments are needed to face existing or emerging drug resistant strains. Protein degradation appears to play a significant role during the asexual intraerythrocytic developmental cycle (IDC) of P. falciparum. Inhibition of the ubiquitin proteasome system (UPS), a major intracellular proteolytic pathway, effectively reduces infection and parasite replication. P. falciparum and erythrocyte UPS coexist during IDC but the nature of their relationship is largely unknown. We used an approach based on Tandem Ubiquitin-Binding Entities (TUBEs) and 1D gel electrophoresis followed by mass spectrometry to identify major components of the TUBEs-associated ubiquitin proteome of both host and parasite during ring, trophozoite and schizont stages. Ring-exported protein (REX1), a P. falciparum protein located in Maurer's clefts and important for parasite nutrient import, was found to reach a maximum level of ubiquitylation in trophozoites stage. The Homo sapiens (H. sapiens) TUBEs associated ubiquitin proteome decreased during the infection, whereas the equivalent P. falciparum TUBEs-associated ubiquitin proteome counterpart increased. Major cellular processes such as DNA repair, replication, stress response, vesicular transport and catabolic events appear to be regulated by ubiquitylation along the IDC P. falciparum infection.