The use of biodiversity as source of new chemical entities against defined molecular targets for treatment of malaria, tuberculosis, and T-cell mediated diseases: a review

The modern approach to the development of new chemical entities against complex diseases, especially the neglected endemic diseases such as tuberculosis and malaria, is based on the use of defined molecular targets. Among the advantages, this approach allows (i) the search and identification of lead compounds with defined molecular mechanisms against a defined target (e.g. enzymes from defined pathways), (ii) the analysis of a great number of compounds with a favorable cost/benefit ratio, (iii) the development even in the initial stages of compounds with selective toxicity (the fundamental principle of chemotherapy), (iv) the evaluation of plant extracts as well as of pure substances. The current use of such technology, unfortunately, is concentrated in developed countries, especially in the big pharma. This fact contributes in a significant way to hamper the development of innovative new compounds to treat neglected diseases. The large biodiversity within the territory of Brazil puts the country in a strategic position to develop the rational and sustained exploration of new metabolites of therapeutic value. The extension of the country covers a wide range of climates, soil types, and altitudes, providing a unique set of selective pressures for the adaptation of plant life in these scenarios. Chemical diversity is also driven by these forces, in an attempt to best fit the plant communities to the particular abiotic stresses, fauna, and microbes that co-exist with them. Certain areas of vegetation (Amazonian Forest, Atlantic Forest, Araucaria Forest, Cerrado-Brazilian Savanna, and Caatinga) are rich in species and types of environments to be used to search for natural compounds active against tuberculosis, malaria, and chronic-degenerative diseases. The present review describes some strategies to search for natural compounds, whose choice can be based on ethnobotanical and chemotaxonomical studies, and screen for their ability to bind to immobilized drug targets and to inhibit their activities. Molecular cloning, gene knockout, protein expression and purification, N-terminal sequencing, and mass spectrometry are the methods of choice to provide homogeneous drug targets for immobilization by optimized chemical reactions. Plant extract preparations, fractionation of promising plant extracts, propagation protocols and definition of in planta studies to maximize product yield of plant species producing active compounds have to be performed to provide a continuing supply of bioactive materials. Chemical characterization of natural compounds, determination of mode of action by kinetics and other spectroscopic methods (MS, X-ray, NMR), as well as in vitro and in vivo biological assays, chemical derivatization, and structure-activity relationships have to be carried out to provide a thorough knowledge on which to base the search for natural compounds or their derivatives with biological activity.

Antiplasmodial Natural Products

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

Frequencies of ABO, MNSs, and Duffy phenotypes among blood donors and malaria patients from four Brazilian Amazon areas

We compared the serological phenotypic frequencies of ABO, MNSs, and Duffy in 417 blood donors and 309 malaria patients from four Brazilian Amazon areas. Our results suggest no correlation between ABO phenotype and malaria infection in all areas studied. We observed significant correlation between the S + s +, S + s-, and S - s + phenotypes and malaria infection in three areas. Some of the Duffy phenotypes showed significant correlation between donors and malaria patients in different areas. These data are an additional contribution to the establishment of differential host susceptibility to malaria.

Purine nucleoside phosphorylase: A potential target for the development of drugs to treat T-cell- and apicomplexan parasite-mediated diseases

Purine nucleoside phosphorylase (PNP) catalyzes the reversible phosphorolysis of nucleosides and deoxynucleosides, generating ribose 1-phosphate and the purine base, which is an important step of purine catabolism pathway. The lack of such an activity in humans, owing to a genetic disorder, causes T-cell impairment, and thus drugs that inhibit human PNP activity have the potential of being utilized as modulators of the immunological system to treat leukemia, autoimmune diseases, and rejection in organ transplantation. Besides, the purine salvage pathway is the only possible way for apicomplexan parasites to obtain the building blocks for RNA and DNA synthesis, which makes PNP from these parasites an attractive target for drug development against diseases such as malaria. Hence, a number of research groups have made efforts to elucidate the mechanism of action of PNP based on structural and kinetic studies. It is conceivable that the mechanism may be different for PNPs from diverse sources, and influenced by the oligomeric state of the enzyme in solution. Furthermore, distinct transition state structures can make possible the rational design of specific inhibitors for human and apicomplexan enzymes. Here, we review the current status of these research efforts to elucidate the mechanism of PNP-catalyzed chemical reaction, focusing on the mammalian and Plamodium falciparum enzymes, targets for drug development against, respectively, T-Cell and Apicomplexan parasites-mediated diseases.

Efecto del cambio climático en el costo de los eventos de interés en salud pública en Colombia: estudio de caso sobre malaria y dengue

Incluye Bibliografía

Estimaciones indirectas de la prevalencia y mortalidad por enfermedad de Chagas, malaria y tuberculosis en Bolivia: dos aplicaciones a la evaluación de programas de salud

Incluye Bibliografía

The Genome of Anopheles darlingi, the main neotropical malaria vector

Anopheles darlingi is the principal neotropical malaria vector, responsible for more than a million cases of malaria per year on the American continent. Anopheles darlingi diverged from the African and Asian malaria vectors ∼100 million years ago (mya) and successfully adapted to the New World environment. Here we present an annotated reference A. darlingi genome, sequenced from a wild population of males and females collected in the Brazilian Amazon. A total of 10 481 predicted protein-coding genes were annotated, 72% of which have their closest counterpart in Anopheles gambiae and 21% have highest similarity with other mosquito species. In spite of a long period of divergent evolution, conserved gene synteny was observed between A. darlingi and A. gambiae. More than 10 million single nucleotide polymorphisms and short indels with potential use as genetic markers were identified. Transposable elements correspond to 2.3% of the A. darlingi genome. Genes associated with hematophagy, immunity and insecticide resistance, directly involved in vectorhuman and vectorparasite interactions, were identified and discussed. This study represents the first effort to sequence the genome of a neotropical malaria vector, and opens a new window through which we can contemplate the evolutionary history of anopheline mosquitoes. It also provides valuable information that may lead to novel strategies to reduce malaria transmission on the South American continent. The A. darlingi genome is accessible at www.labinfo.lncc.br/index.php/anopheles- darlingi. © 2013 The Author(s).

Análise da expressão e silenciamento de genes do trato digestivo de Anopheles aquasalis

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

Caracterização do mecanismo fotossintético e aspectos relacionados à floração de Artemisia annua L

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise da atividade enzimática de quitotriosidase como um marcador para a malária vivax: abordagens bioquímicas e moleculares

A quitotriosidase foi a primeira quitinase humana descrita e sua função fisiológica ainda não está totalmente esclarecida. Entretanto, diversos estudos têm demonstrado sua participação como componente na resposta imune humana. Uma duplicação de 24pb no éxon 10 do gene chit1 promove uma mudança na matriz de leitura do RNAm com deleção de 87 nucleotídeos. Esta alteração produzirá uma proteína sem atividade catalítica. Esta condição é chamada de deficiência de quitotriosidase e apresenta uma frequência aproximada de 6% de homozigose para a duplicação em diferentes grupos étnicos. A malária é uma parasitose endêmica da região amazônica causada por protozoários do gênero Plasmodium cujos sintomas incluem febre, dor de cabeça e vômitos, o que induz a uma resposta imunológica característica com o objetivo de combater essa patologia. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o comportamento da enzima quitotriosidase em pacientes acometidos por malária no estado do Pará e determinar a frequência da duplicação de 24pb no gene da quitotriosidase em uma amostra representativa. Foi realizada dosagem de quitotriosidase em 100 indivíduos sadios e 47 pacientes com malária para a análise. A análise molecular da duplicação de 24 pb foi realizada em 100 voluntários através de protocolo que incluiu as técnicas de extração de DNA, PCR e depois visualização em gel de agarose 2,5% para verificação dos fragmentos normais (homozigoto normal: 195pb) e com a duplicação de 24pb (homozigoto mutante: 219pb; heterozigoto: 219pb e 195pb). Este trabalho descreveu pela primeira vez na literatura científica a elevação dos níveis plasmáticos de quitotriosidase em pacientes acometidos por malária vivax em comparação com um grupo de indivíduos sadios. Não houve associação entre a parasitemia e os níveis plasmáticos de quitotriosidase nos pacientes com Malária. A análise molecular apresentou uma frequência de 72% de indivíduos homozigotos normais, 24% de indivíduos heterozigotos e 4% de homozigotos mutantes para duplicação de 24 pb. As frequências alélicas ficaram em torno de 84% para o alelo selvagem e 16% para o alelo mutante. Não foi encontrada correlação entre o genótipo e o fenótipo bioquímico (representado pelos níveis de quitotriosidase) no grupo controle.

Estudo sobre a distribuição da malária no Pará e sua correlação com fatores ambientais e socioeconômicos

A malária é uma doença parasitária causada por protozoários do gênero Plasmodium que completam seu ciclo de desenvolvimento alternando entre hospedeiros humanos e mosquitos do gênero Anopheles. No contexto mundial, constitui um grave problema de saúde pública que afeta principalmente os países em desenvolvimento de clima tropical e subtropical. No Brasil, acredita-se que 99,5% dos casos registrados de malária encontram-se na Amazônia Legal. Muito do sucesso deste agravo nesta região deve-se a fatores biológicos e ambientais que favorecem níveis altos de vetores, além de fatores sociais que comprometem os esforços para controlar a doença. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o perfil epidemiológico da malária no Pará, durante uma série histórica (1999 – 2003), analisando a influência de variáveis ambientais e socioeconômicas sobre a prevalência dos casos. Para tal foram calculados os índices parasitários anuais (IPA) de cada município e, através de um SIG, estes dados foram georreferenciados e estudados de forma temporal e espacial. Dados sobre o desmatamento no Estado foram analisados, através de uma regressão por permutação, para tentar explicar a variação temporal da malária. Para o estudo espacial foi testada (regressão múltipla) a influência das variáveis: temperatura, pluviosidade, altitude, educação, longevidade e renda, sobre a prevalência da malária. No estudo temporal a malária apresentou uma tendência decrescente no Estado, entretanto, apenas 31 municípios apresentaram a mesma tendência, não houve tendência crescente, os 112 municípios restantes apresentaram tendência estável. Além disso, muitos municípios alternaram aumento e diminuição dos casos ao longo da série, indicando uma boa ação de controle, mas uma fraca atuação da vigilância. Neste contexto o desmatamento parece influenciar a série temporal da malária, obteve-se resultados significativos em dois (2001 e 2002) dos três anos estudados. No estudo espacial o modelo final adotado, apesar de uma baixo poder explicativo (R²=0.31), apresentou três variáveis significativas: número de meses secos, renda e educação. No entanto, o resultado das duas primeiras não se apresenta de uma forma direta, sendo reflexo de outras atividades. Apesar da escala adotada e de problemas na agregação dos dados (só estão disponíveis por município), este trabalho apresenta resultados relevantes que podem auxiliar os gestores da saúde (ou de endemias) a direcionar ações de controle para as áreas apontadas como críticas, atuando nos fatores de maior significância, obtendo assim melhor aproveitamento dos recursos humanos e materiais disponíveis.

Adesão ao tratamento da malária: um estudo em comunidades do entorno da Usina Hidrelétrica de Tucuruí - Pará

Malária, doença infecciosa causada pelo protozoário Plasmodium, transmitida ao homem pela picada de mosquito fêmea do gênero Anopheles, atualmente põe em risco 40% da população mundial. No Brasil, ocorre sobretudo na Região Amazônica, onde estão concentrados 99,7% dos casos. Nas comunidades localizadas no entorno do lago de Tucuruí, a ocorrência de malária é elevada e os moradores não contam com serviços eficientes que proporcionem profilaxia e terapia adequados. Esta pesquisa teve a finalidade de analisar a ocorrência de comportamentos de adesão ao tratamento medicamentoso e de prevenção da malária em indivíduos residentes em comunidades do entorno da Usina Hidrelétrica de Tucuruí, Estado do Pará, por meio da comparação de três condições de intervenção: Rotina (n=10), Monitoramento (n=9) e Informação com monitoramento (n=10). Para avaliar quantitativamente os efeitos da intervenção, os comportamentos adotados nas três condições foram comparados por testes não-paramétricos (Qui-Quadrado e teste Binomial). A adesão ao tratamento nas condições Rotina e Monitoramento foi inexpressiva, enquanto, na condição Informação com monitoramento após a intervenção, 80% dos participantes apresentaram relatos de adesão ao tratamento significativamente superior, evidenciando eficácia da intervenção. Quanto ao conhecimento da malária na condição Informação com monitoramento, a intervenção promoveu aumento no nível de conhecimento dos participantes sobre a malária. A análise da mudança no repertório comportamental foi realizada em treze itens. Foram alcançados resultados mais expressivos na condição Informação com monitoramento; em nove itens foi observada mudança significativa de atitude dos participantes. A comparação entre as condições Monitoramento e Informação com monitoramento apresentou diferença significativa em oito itens: usar mosquiteiro, notificar o agente de saúde, manter cortadas ou podadas as árvores, não tomar banho no rio em horários de risco, usar roupa adequada para adentrar à mata, usar roupa adequada para pescar, não ficar no relento e usar repelentes como andiroba ou similares. Em síntese, conclui-se que a intervenção Informação com monitoramento foi eficaz para melhorar a adesão ao tratamento da malária e o nível de conhecimento sobre a doença.

Comparative recognition by human IgG antibodies of recombinant proteins representing three asexual erythrocytic stage vaccine candidates of Plasmodium vivax

In previous immuno-epidemiological studies of the naturally acquired antibody responses to merozoite surface protein-1 (MSP-1) of Plasmodium vivax, we had evidence that the responses to distinct erythrocytic stage antigens could be differentially regulated. The present study was designed to compare the antibody response to three asexual erythrocytic stage antigens vaccine candidates of P. vivax. Recombinant proteins representing the 19 kDa C-terminal region of MSP-1(PvMSP19), apical membrane antigen n-1 ectodomain (PvAMA-1), and the region II of duffy binding protein (PvDBP-RII) were compared in their ability to bind to IgG antibodies of serum samples collected from 220 individuals from the state of Pará, in the North of Brazil. During patent infection with P. vivax, the frequency of individuals with IgG antibodies to PvMSP119, PvAMA-1, and PvDBP-RII were 95, 72.7, and 44.5% respectively. Although the frequency of responders to PvDBP-RII was lower, this frequency increased in individuals following multiple malarial infections. Individually, the specific antibody levels did not decline significantly nine months after treatment, except to PvMSP119. Our results further confirm a complex regulation of the immune response to distinct blood stage antigens. The reason for that is presently unknown but it may contribute to the high risk of re-infection in individuals living in the endemic areas.