Chagas disease and triatomine biology (Heteroptera, Triatominae), with emphasis on aspects of spermatogenesis

A century after the discovery of Chagas disease, it is still one of the most important parasitic diseases affecting humans. The subfamily Triatominae is important in medical health, because these insects are vectors of Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of Chagas disease. These insects are also of important cytological relevance because they have particular cell characteristics, such as persistence of nucleolar material in spermatogenesis. The germ cells of the animal kingdom have chromatoid bodies (CBs) in their cytoplasm that can originate from nucleolar material that is fragmented in the early stages of spermatogenesis and plays an important role in cellular communication between the spermatids during spermiogenesis. Currently, there are few studies on the function and formation of the CB in nucleologenesis, especially with emphasis on the ultrastructure of the cells involved in spermatogenesis of insects. Considering the importance of knowledge about the triatomine fauna, we conducted a study of the biogeography and reports of these insects and a survey of patients with Chagas disease in the northwestern region of São Paulo State. Data collected from 1995 to 2009 indicated 700 individuals with Chagas disease, demonstrating a range of 0 to 40 years, which shows that the disease may be active in this region. Moreover, of the 1150 patients treated for cardiomyopathy, 44% were chagasic. Regarding the triatomines noted and captured in the period from 2004 to 2009, the species were Triatoma sordida and Rhodnius neglectus, with T. sordida being the most abundant. In addition, some triatomines were infected by T. cruzi in various developmental stages. We also analyzed the nucleolar cycle and fibrillarin nucleolar protein expression in CB of spermatogenic cells of T. infestans and T. sordida, using histological, ultrastructural and immunocytochemical techniques. The results revealed fibrillarin nucleolar protein expression in the nucleus and in some cytoplasmic spots of germ cells during spermatogenesis in triatomines. These data suggest that fibrillarin could be a constituent of CB, which was most likely derived from nucleolar fragmentation. This is the first time that fibrillarin protein expression has been shown in CB during spermatogenesis progression in triatomines. Knowledge about the biology of triatomines was deepened in this study and, in particular, the structural and ultrastructural aspects of spermatogenesis in triatomines. This study showed that the disease may be active in the northwestern region of São Paulo and expanded our knowledge of the biology of triatomines, the main vectors of Chagas disease. © FUNPEC-RP.

Analysis of spermiogenesis like a tool in the study of the triatomines of the Brasiliensis subcomplex

The specific identification and systematic of triatomines have been based fundamentally on morphological observations. These organisms are classified into complexes and specific subcomplexes, principally for morphological parameters and geographical disposition. The use of cytogenetic analyzes has been represented as a tool in systematic and taxonomy of triatomines. Thus, the present work, through the analysis of spermiogenesis, aims to characterize this stage of spermatogenesis in triatomines little studied, and especially to compare it among the species Triatoma lenti and T. sherlocki, to assist in the diagnosis of differentiation of these insects. The presence of the heteropyknotic corpuscle is shown as a diagnostic tool to differentiate T. sherlocki and T. lenti, since it is absent in T. lenti. The analysis of the spermiogenesis in T. sherlocki also allowed us to address morphological differences between elongating cells, which were relatively smaller and more filamentous when compared to T lenti. Furthermore, the flagellum was observed in all stages of cell differentiation and elongation. This structure, which helps in the locomotion of the sperm, is hardly observed in cytogenetic analysis, especially throughout spermiogenesis. Thus, although other comparative approaches should be taken, this paper allowed emphasizing the analysis of spermiogenesis as an important cytotaxonomic tool that assists in the differentiation of morphologically related species, such as T. lenti and T. sherlocki. © 2013 Académie des sciences.

Análise citogenética molecular em túbulos seminíferos de triatomíneos (Triatominae, Heteroptera)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Relação filogenètica entre sete espécies de Triatominae (Hemiptera, Reduviidae) da região Centro-Oeste do Brasil baseada no sequenciamento de genes mitocondriais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Doença de chagas e biologia de triatomíneos (Heteroptera, Triatominae), com ênfase aos aspectos da espermatogênese

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Estudo genotípico de Trypanosoma cruzi: epidemiologia e caracterização molecular de isolados do homem, triatomíneos e mamíferos silvestres do Pará, Amapá e Maranhão

A doença de Chagas aguda (DCA) é endêmica na Amazônia Brasileira sendo a via oral a principal forma de transmissão com surtos familiares ou multifamiliares. Esta via independe da colonização de triatomíneos no domicílio e a ocorrência é regular com média de 100 casos/ano e 5% de óbitos. Apresenta distribuição espaço-temporal bem definida, colocando a enfermidade como emergência de importância em saúde pública nos estados do Pará, Amapá e Amazonas. A presença de mamíferos e triatomíneos silvestres, infectados naturalmente com o c e habitando distintos ecótopos terrestres e arbóreos, mantém um intenso ciclo enzoótico em toda a Amazônia. Perfis moleculares de linhagens de T. cruzi na região estão associados a hospedeiros mamíferos (incluindo o homem), triatomíneos, ecótopos e manifestações clínicas. Foram estudados quatro surtos de DCA ocorridos nos Municípios de Barcarena, Belém e Cachoeira do Arari no Estado do Pará e em Santana, no Estado do Amapá e abordados os aspectos epidemiológicos (parasitológico e sorológico manifestações clínicas, reservatórios e triatomíneos silvestres associados aos surtos). Foi investigado também em São Luís, Estado do Maranhão, o ciclo domiciliar e silvestre do T. cruzi, porém sem a ocorrência de casos de DCA. O estudo incluiu também a genotipagem molecular de T. cruzi pelo gene de mini-exon dos isolados (homem, mamíferos e triatomíneos silvestres) associados aos diferentes ciclos de transmissão. O diagnóstico parasitológico foi confirmado em 63 pacientes com a seguinte sensibilidade nos testes aplicados: 41,3% (26/63) pela gota espessa; 58,7% (37/63) no QBC; 79,4% (50/63) no xenodiagnóstico e 61,9% (39/63) na hemocultura. A sorologia de 2648 pessoas por hemaglutinação indireta (HAI) foi de 3,05% (81/2648) e imunofluorescência indireta IFI apresentaram respectivamente resultados de e 2,49% (66/2648) para IgG e 2,37 (63/2648) para IgM. Os resultados em São Luís foram todos negativos. Foram capturados 24 mamíferos, 13 Didelphis marsupialis, 1 Marmosa cinerea, 5 Philander opossum, 3 Metachirus nudicaudatus, 1 Oryzomys macconnelli, 1 Oecomys bicolor e 433 R. rattus. A taxa de infecção para T. cruzi foi de 7,14% (29/404). Um total de 3279 triatomíneos foi capturado sendo: Triatoma rubrofasciata (n=3008), com taxa de infecção (TI) de 30.46%, (39/128), Rhodnius robustus (n=137), com TI de 76% (79/104), R. pictipes (n=94), TI de 56,9% (49/86%), E. mucronatus (n=6) e P. geniculatus (n=12) com TI de 50% e as demais espécies sem infecção R. neglectus (n=5) e P. lignarius (n=6). As palmeiras foram os principais ecótopos dos triatomíneos silvestres. O urucurizeiro (S. martiana) apresentava infestação de 47,41% (101/213) dos triatomíneos; o “inajazeiro” (Maximiliana regia) 35,21% (75/213); o “babaçueiro” (Orbgnya. speciosa) 5,16% (11/213); o “dendezeiro” (Eleas melanoccoca) 1,87% (4/213) e a “bacabeira” (Oenocarpus bacaba) 10,32% (22/213). Para a genotipagem foram obtidos 46 isolados de tripanossomas de origem humana, 31 isolamentos de mamíferos silvestres e 74 amostras de triatomíneos. Todos os isolados foram caracterizados como da linhagem TcI de T. cruzi. Todos os casos humanos no Pará foram caracterizados como positivos por exame parasitológico. Nem todos os casos de Santana, Amapá, apresentaram casos parasitológicos positivos, pela demora do diagnóstico, mesmo assim estes foram definidos como DCA. Exames como xenodiagnóstico, hemocultura e o QBC® foram mais sensíveis do que a gota espessa. A sorologia por HAI e IFI (IgG e IgM) tiveram excelente sensibilidade para detectar os casos agudos em tempos distintos de infecção. O achado de mamíferos (D. marsupilais) e triatomíneos silvestres (R. pictipes e P. geniculatus) infectados com consideráveis taxas de infecção para T. cruzi no entorno das residências dos pacientes sustentam a importância destes hospedeiros associados à transmissão da DCA. Apesar de na Amazônia circularem vários genótipos de T. cruzi nos diferentes hospedeiros, neste trabalho foi identificada somente a linhagem TCI de T. cruzi, a mais predominante na Região. Em São Luís, Maranhão, embora sem registro de casos de DCA apresenta um ciclo domiciliar associados ao rato doméstico e o triatomíneo da espécie T. rubrofasciata, e um ciclo silvestre mantido por didelfídeos. Nos dois ciclos circulam a linhagem TCI de T. cruzi. Estudos com marcadores de maior resolução com isolados de T. cruzi regionais podem ajudar a esclarecer os ciclos de transmissão, as rotas de contaminação e os hospedeiros envolvidos em casos de DCA na Amazônia.

Diagnóstico molecular e relações filogenéticas entre nove espécies de Triatominae (Hemiptera, Reduviidae)

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

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

Nucleolar persistence during spermatogenesis of the genus Rhodnius (Hemiptera, Triatominae)

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

Trypanosoma cruzi strains from triatomine collected in Bahia and Rio Grande do Sul, Brazil

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

Genetic Variability and Geographical Diversity of the Main Chagas' Disease Vector Panstrongylus megistus (Hemiptera: Triatominae) in Brazil Based on Ribosomal DNA Intergenic Sequences

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Is there post-meiotic transcriptional activity during hemipteran spermiogenesis?

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

Atualidades sobre a doença de Chagas, com ênfase nas possíveis causas da cardiomiopatia crônica

A Organização Mundial de Saúde estima que existem cerca de 10 milhões de infectados pelo Trypanosoma cruzi, 30% dos infectados cronicamente desenvolvem alterações cardíacas, e 10% digestivas e neurológicas. O T. cruzi é um protozoário cinetoplástida flagelado agente etiológico da tripanossomíase americana, popularmente conhecida como a Doença de Chagas, uma antropozoonose conhecida na América Latina. Pelo menos 40 espécies de triatomíneos – conhecido por barbeiros – carregam o protozoário. O gênero Triatoma representa o principal vetor da Doença de Chagas e são adaptados a climas secos de ambientes rurais da América do Sul e Central. Outras formas de infecção podem ocorrer por transfusão de sangue, transplantes, via oral, e transmissão vertical. Há duas fases que caracterizam a infecção pelo T. cruzi: a fase aguda, apresentando um período de incubação de uma semana a um mês, que geralmente é assintomática. Já a fase crônica é mais polêmica e divide a opinião dos pesquisadores, mas basicamente mostra-se como uma cardiomiopatia chagásica, ou uma dilatação no trato digestivo e ainda pode causar lesões no sistema nervoso parassimpático e simpático. Entre essas duas fases ocorre um período indeterminado em que não há nenhuma manifestação clínica da doença. Existem teorias que explicam a patogenicidade das lesões da doença: uma postula que as lesões características da Chagas são referentes à ruptura das células parasitadas e subsequente inflamação. Outra é a teoria da autoimunidade, em que o próprio sistema imune do indivíduo rejeita as células livres de parasitas causando as lesões características da doença. Há evidências substanciais que comprovem a participação das respostas imunes nas lesões miocárdicas, mas como o parasito consegue desencadear estas respostas imunes, ainda não está esclarecido... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Comportamento e organização dos cromossomos holocêntricos de heterópteros da região Sul do Brasil baseados em sequências repetitivas DNA, meiose e análise ultraestrutural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Distribution of constitutive heterochromatin in species of triatomines with fragmentation of sex chromosomes X

Cytogenetic analyses of triatomines are considered to be important taxonomic tools. Thus, we analyzed the pattern of constitutive heterochromatin in 7 species of triatomine with fragmentation of the sex chromosome X, focusing on the cytotaxonomy of these triatomines. The species analyzed included Triatoma vitticeps, Triatoma melanocephala, Triatoma tibiamaculata, Triatoma protracta, Meccus pallidipennis, Panstrongylus megistus, and Panstrongylus lignarius. The seminiferous tubules of the adult males were subjected to C-banding. P. megistus and P. lignarius showed differences in chromosome number and disposition of constitutive heterochromatin, as only P. lignarius showed C-blocks in autosomes. C-banding can differentiate these species, since one of the sex chromosome (X) is heterochromatic in T. vitticeps. T. protracta showed C-blocks in both ends of all autosomes, T. tibiamaculata showed terminal C-dots in some autosomal pairs and M. pallidipennis did not show constitutive heterochromatin in autosomes. Thus, we confirmed the heterochromatic pattern of 7 species of insects and emphasized the importance of cytogenetic techniques for C-banding for taxonomy studies of the triatomines, which are important vectors of Chagas disease.