Etnobotânica de plantas antimaláricas em Barcelos, Amazonas

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

IL-2, IL-5, TNF-α and IFN-γ mRNA expression in epidermal keratinocytes of systemic lupus erythematosus skin lesions

OBJECTIVE: To analyze cytokine gene expression in keratinocytes from patients with systemic lupus erythematosus (SLE). INTRODUCTION: Keratinocytes represent 95% of epidermal cells and can secrete several cytokines. METHODS: Keratinocytes were obtained by laser microdissection from 21 patients with SLE (10 discoid and 11 acute lesions) at involved and uninvolved sites. All patients were receiving a low/moderate prednisone dose and 18 were receiving chloroquine diphosphate. IL-2, IL-5, TNF-α and IFN-γ gene expression was evaluated by real-time PCR and expressed as the ratio (R) to a pool of skin samples from 12 healthy volunteers. RESULTS: Heterogeneity in cytokine gene expression was found among patients with SLE. Eighteen of 38 valid SLE samples (47%) presented overexpression (R>1) of at least one cytokine. Lesional skin samples tended to show higher cytokine expression than samples from uninvolved skin (p = 0.06). IL-5 and IFN-γ were the most commonly overexpressed cytokines. Samples with cytokine overexpression corresponded to more extensive and severe lesions. Prednisone dose did not differ between samples without cytokine overexpression (15.71±3.45 mg/day) and those with overexpressed cytokines (12.68±5.41 mg/day) (p = 0.216). Samples from all patients not receiving diphosphate chloroquine had at least one overexpressed cytokine. CONCLUSIONS: The heterogeneous keratinocyte cytokine gene expression reflects the complex immunological and inflammatory background in SLE. Patients with severe/extensive skin lesions showed a higher frequency of cytokine gene overexpression. Increased IFN-γ and IL-5 expression suggests that Th1 and Th2 cells are involved in SLE skin inflammation. The possibility that prednisone and antimalarial drugs may have contributed to low cytokine gene expression in some samples cannot be ruled out.

Quinine levels in patients with uncomplicated falciparum malaria in the Amazon region of Brazil

We examined the plasmatic concentrations of quinine in patients with uncomplicated falciparum malaria in an endemic area of the Amazon region in Brazil in a prospective clinical trial, in which a standard three-day course of oral quinine plus doxycycline was used. We measured the quinine in the plasma samples on days 0 and 3by high performance liquid chromatography. The mean concentration of quinine was 6.04 ±2.21 µg/mL in male patients and 5.98 ±1.95 µg/mL in female patients. No significant differences in quinine concentration were observed between these two groups. All samples collected before starting treatment were negative for quinine. This information could help in the development of strategies for the rational use of antimalarial drugs in Brazil.

Estudo de dose adequada da droga RO42-1611 (Arteflene) no tratamento da malária por Plasmodium falciparum

A resistência crescente do P. falciparum aos antimaláricos habitualmente empregados, torna urgente a avaliação de novas drogas. O Ro 42-1611 é um antimalárico derivado da planta chinesa Arlabotrys uncinatus. Usado apenas na África em três trabalhos no tratamento da malária por P. falciparum, tem sua ação desconhecida em sul-americanos com esta doença. Apesar do efeito antimalárico ter sido comprovado, ainda não se encontrou a dose adequada para o tratamento supressivo do P. falciparum. Avaliar a tolerância, a toxicidade e a eficácia de três diferentes doses do Ro 42-1611 no tratamento da malária por P. falciparum é o que objetiva este trabalho. O estudo foi realizado em Marabá-Pará, caracterizando-se por ser aberto, prospectivo e randomizado; incluiu pacientes voluntário s, adultos, masculinos, de peso corporal até 80 kg; febris ou com outros sintomas constitucionais de malária e com gota espessa positiva para P. falciparum ( ≥ 200 e ≤ 50.000 parasitas/mm³ de sangue). Grupos de estudo: I -1.500 mg de 12/12 horas por 1 dia; II -1.500 mg de 12/12 horas por2 dias e III -1.500 mg de 12/12 horas por 3 dias. Todos os pacientes foram tratados em regime hospitalar, sendo avaliados no pré-tratamento através de: dados pessoais e biométricos, sinais e sintomas, uso de medicação concomitante, temperatura axilar, freqüência respiratória, pressão arterial, eletrocardiograma, parasitemia, exames hematológicos e bioquímicos. A partir do início da terapêutica, a avaliação destes parâmetros foi feita seguindo protocolo próprio, incluindo a anotação de efeitos colaterais. A análise de variância de Friedman foi usada para avaliar os valores obtidos nos exames hematológicos e bioquímicos. Foram selecionados 16 pacientes, sendo 5 alocados no grupo I, 6 no II e 5 no III. Idade variou de 17 a 41 anos (média: 26,6), peso corporal de 44 a 72 kg (média: 54,9), parasitemia assexuada inicial de 200 a 40.000 formas/mm³ de sangue, sendo os grupos homogêneos quanto a estas variáveis. A febre desapareceu no mínimo com 9 e no máximo com 48 horas a partir do início da terapêutica. A avaliação do traçado eletrocardiográfico e da pressão arterial não mostrou alterações significativas. O desaparecimento da parasitemia assexuada ocorreu em média com 53,6 horas, não se evidenciando diferenças estatísticas i significantes entre os grupos (p=0,7264). Houve uma diminuição significativa entre o pré-tratamento (D0) e o terceiro (D2) e oitavo (D7) dias de acompanhamento quanto os níveis de hematócrito (p=0,0046), um aumento no número de leucócitos entre D2 e D7 (p=0,0171) e plaquetas entre D0 e D7, assim como entre D2 e D7 (p< 0,0001). Entre D0 e D7 detectou-se diminuição nos níveis de bilirrubina total (p=0,0024), fosfatase alcalina (p=0,0195) e uréia (p=0,0168). Efeitos colaterais foram em geral leves ou moderados e de curta duração. Do total de pacientes, 87,5% obtiveram desaparecimento da parasitemia assexuada, porém apenas 2 (12,5%) curaram, ambos incluídos no grupo III. Nenhum dos esquemas posológicos usados foi adequado para a cura desta doença. Talvez em estudos posteriores usando a droga em maior dose ou por maior número de dias ou ainda associando-a a outros antimaláricos, possa obter-se eficácia adequada.

Validação de método para determinação de cloroquina e desetilcloroquina em amostras de sangue adsorvidas em papel de filtro por cromatografia líquida de alta eficiência com detector de UV

A determinação das concentrações sanguíneas de antimaláricos empregando métodos rápidos, simples e sensíveis, representa importante ferramenta para otimização dos esquemas terapêuticos adotados atualmente no Brasil. Neste sentido, este trabalho objetivou a validação de uma metodologia analítica por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção no ultravioleta para determinação de cloroquina em amostras de sangue total adsorvidas em papel de filtro, oriundas de pacientes com malária vivax. Foram avaliados: precisão intra e inter ensaio, recuperação, limites de detecção e de quantificação, robustez, estabilidade, linearidade e seletividade. Os resultados demonstraram que os coeficientes de variação intra ensaio em concentrações de 100 a 1000 ng/mL variou de 6 a 10% tanto para cloroquina, quanto para desetilcloroquina. Os coeficientes de variação inter ensaio em concentrações de 100 a 1000 ng/mL variaram de 5 a 10% e 4 a 10% para cloroquina e desetilcloroquina, respectivamente. Os limites de detecção foram 62.5ng/mL para cloroquina e 50.0ng/mL para desetilcloroquina e os limites de quantificação foram 100ng/mL para ambos os analitos. A recuperação em concentração de 100 a 1000 ng/mL variou de 90 a 105% e 95 a 105%, para cloroquina e desetilcloroquina, respectivamente. O método foi linear em intervalo de concentração de 100 ng/mL a 2000 para cloroquina e de 100 a 800 ng/mL para desetilcloroquina. O método foi robusto para pequenas variações de fluxo, pH da fase móvel e composição da fase orgânica. Não foram observados interferentes no procedimento validado dentre aqueles fármacos utilizados no tratamento da malária. A determinação de cloroquina e desetilcloroquina em pacientes com malária vivax cujos valores médios foram de 1266±455 ng/mL e 357±165ng/mL, caracterizaram a aplicabilidade do procedimento validado para a determinação deste antimalárico nestes pacientes.

Avaliação da terapêutica da malária por Plasmodium vivax: perfil cinético da cloroquina e primaquina

Os relatos crescentes da resistência aos antimaláricos no tratamento da malária vivax direcionam a busca de novas estratégias de aperfeiçoamento do tratamento e controle da doença e ao se considerar a ausência de dados referentes a eficácia da associação cloroquina e primaquina e seus respectivos perfis cinéticos em pacientes com malária vivax no estado do Pará, este estudo objetivou avaliar as características epidemiológicas, a resposta terapêutica e as funções renal e hepática de 40 pacientes com malária vivax atendidos no Programa de Ensaios Clínicos em Malária do Instituto Evandro Chagas (Belém/Pará) no período 2008 a 2010. Houve predomínio do gênero masculino (67,5%), a faixa etária de maior incidência foi 34-42 anos (30%), as ocupações principais foram maritimos e vendedores; a maioria (85%) residente em Belém-PA; os primoinfectados representaram 42,5%. A parasitemia inicial média foi 4.485,7 ± 6.732,7 parasitos/mm3, sendo considerada baixa em 95% e média em 5% dos casos. A anemia esteve presente em 60% dos casos com faixa estária predominante entre 23 a 60 anos; 57,5% apresentaram os demais índices hematimétricos foram normais em ambos os gêneros. Os parâmetros bioquímicos foram similares nos pacientes primoinfectados e recorrentes; O perfil cinético da cloroquina demonstrou pico de concentração plasmática de1.102,15 ± 313,52 ng/mL; em D30 foram D30 foram de 98,6 ± 35,88. Os teores médios de primaquina em D2, D7 e D14 foram de 210,2 ng/mL, 345,0 ng/mL e 91,7 ng/mL, respectivamente. O seguimento clínico e laboratorial dos pacientes não detectou recidiva da infecção após o seguimento de 28 dias, e não foram evidenciadas sintomatologia clínica adicional, o que aliado ao tempo médio de clareamento da parasitemia de 80±32 horas indicam que o esquema terapêutico utilizado foi eficaz com taxa de cura de 100%, bem como a qualidade das medidas de orientação, esclarecimento e seguimento do serviço de saúde nos quais os pacientes foram diagnosticados e tratados.

Avaliação da atividade antiplasmódica in vitro dos óleos de Andiroba (Carapa guianensis Aubl.) e Pimenta-de-macaco (Piper aduncum L)

Na busca de novos antimaláricos, duas espécies típicas da região Amazônica e uma fração rica em limonóides foram objeto deste estudo: Carapa guianensis Aubl. (Meliaceae), conhecida popularmente como andiroba, utilizada tradicionalmente como inseticida e no combate da malária. A espécie Piper aduncum L. (Piperaceae), conhecida popularmente como pimenta-de-macaco, usada para tratar doenças inflamatórias e a fração rica em limonóides fracionada do óleo de andiroba. Tanto os óleos brutos como a fração foram submetidos a ensaios in vitro, segundo metodologia descrita por Rieckman e colaboradores (1980) modificada por Carvalho (1990) com os clones do Plasmodium falciparum W₂ e Dd₂. Estes ensaios demonstraram que os óleos apresentaram atividade antiplasmódica, sendo que na concentração de 0,82ng/mL e 8,2μg/mL do óleo de andiroba a inibição do clone W₂ foi de 100% e do Dd₂ de 71% após 72h de exposição, respectivamente. Para a fração na concentração de 3,1μg/mL o clone W₂ foi de 100% e do Dd₂ a de 82% após 72h de exposição. O óleo de pimenta-de-macaco teve na concentração de 1,30ng/mL para o clone W₂ a inibição de 100% e para o Dd₂ a de 77%, após 72h de exposição, para a concentração de 10,3μg/mL. Os resultados com o óleo de pimenta-de-macaco, na concentração de 1,30ng/mL a inibição foi de 100% para clone W₂ e para o clone Dd₂, na concentração de 10,3μg/mL, a inibição foi de 77% após 72h de exposição.

Abordagem fitoquímica, determinação da atividade antiplasmódica in vitro e avaliação preliminar da toxicidade do extrato hidroetanólico das cascas de Aspidosperma excelsum Benth (Apocynaceae)

A malária é uma doença causada por protozoários do gênero Plasmodium. O tratamento da malária está se tornando cada vez mais difícil com a expansão dos casos de parasitas resistentes aos fármacos utilizados na terapêutica. Neste contexto, produtos isolados a partir de plantas têm dado importante contribuição, representando importante fonte para a obtenção de novos fármacos antimaláricos. A atividade antiplasmódica de alcalóides de origem vegetal tem sido amplamente relatada na literatura. Plantas da família Apocynaceae, ricas em alcalóides indólicos, apresentam amplas propriedades medicinais e algumas espécies do gênero Aspidosperma já demonstraram potencial antimalárico. Assim, este trabalho teve como objetivo realizar uma abordagem fitoquímica, avaliar a atividade antiplasmódica in vitro e a toxicidade preliminar do extrato hidroetanólico concentrado das cascas de A. excelsum, nativa da Região Amazônica, onde é usada tradicionalmente para tratar várias enfermidades, inclusive malária. A atividade antiplasmódica in vitro de diferentes concentrações do extrato e frações alcaloídica e metanólica foi avaliada em culturas de P. falciparum W2 pela percentagem de inibição da parasitemia e determinação da concentração inibitória média (CI₅₀) em intervalos de 24, 48 e 72 h. O ensaio de citotoxicidade do extrato e fração alcaloídica foi realizado em fibroblastos L929 de camundongo pelo método do MTT e o teste de toxicidade aguda oral do extrato foi realizado de acordo com o Procedimento de Dose Fixa adotado pela OECD com pequenas adaptações. A prospecção fitoquímica revelou a presença de saponinas, açúcares redutores, fenóis e taninos e alcalóides e estes foram confirmados em quantidades significativas na fração alcaloídica extraída com clorofórmio (C2). Através de cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida de alta eficiência do extrato, foi caracterizada a presença do alcalóide indólico ioimbina. O extrato e as frações apresentaram atividade antiplasmódica in vitro. O extrato apresentou a melhor atividade em 24 h (CI₅₀= 5,2 ± 4,1 μg/mL), indicando uma boa atividade esquizonticida. Apenas a fração alcaloídica C2 apresentou uma pequena, porém significativa citotoxicidade (concentrações superiores a800 μg/mL). O extrato não só não apresentou citotoxicidade como também nenhum sinal evidente de toxicidade aguda oral na dose de 5000 mg/mL. Os resultados obtidos indicam que o extrato de Aspidosperma excelsum Benth apresenta promissor potencial antimalárico, merecendo estudos mais detalhados sobre sua atividade antiplasmódica, com vistas no isolamento de compostos ativos e elucidação de seu(s) mecanismo(s) de ação.

Signal transduction in Plasmodium-Red Blood Cells interactions and in cytoadherence

Malaria is responsible for more than 1.5 million deaths each year, especially among children (Snow et al. 2005). Despite of the severity of malaria situation and great effort to the development of new drug targets (Yuan et al. 2011) there is still a relative low investment toward antimalarial drugs. Briefly there are targets classes of antimalarial drugs currently being tested including: kinases, proteases, ion channel of GPCR, nuclear receptor, among others (Gamo et al. 2010). Here we review malaria signal transduction pathways in Red Blood Cells (RBC) as well as infected RBCs and endothelial cells interactions, namely cytoadherence. The last process is thought to play an important role in the pathogenesis of severe malaria. The molecules displayed on the surface of both infected erythrocytes (IE) and vascular endothelial cells (EC) exert themselves as important mediators in cytoadherence, in that they not only induce structural and metabolic changes on both sides, but also trigger multiple signal transduction processes, leading to alteration of gene expression, with the balance between positive and negative regulation determining endothelial pathology during a malaria infection.

Hemozoin formation in malaria: a two-step process involving histidine-rich proteins and lipids

Major blood stage antimalarial drugs like chloroquine and artemisinin target the heme detoxification process of the malaria parasite. Hemozoin formation reactions in vitro using the Plasmodium falciparum histidine-rich protein-2 (Pfhrp-2), lipids, and auto-catalysis are slow and could not explain the speed of detoxification needed for parasite survival. Here, we show that malarial hemozoin formation is a coordinated two component process involving both lipids and histidine-rich proteins. Hemozoin formation efficiency in vitro is 1-2% with Pfhrp-2 and 0.25-0.5% with lipids. We added lipids after 9h in a 12h Pfhrp-2 mediated reaction that resulted in sixfold increase in hemozoin formation. However, a lipid mediated reaction in which Pfhrp-2 was added after 9h produced only twofold increase in hemozoin production compared to the reaction with Pfhrp-2 alone. Synthetic peptides corresponding to the Pfhrp-2 heme binding sequences, based on repeats of AHHAAD, neither alone nor in combination with lipids were able to generate hemozoin in vitro. These results indicate that hemozoin formation in malaria parasite involves both the lipids and the scaffolding proteins. Histidine-rich proteins might facilitate hemozoin formation by binding with a large number of heme molecules, and facilitating the dimer formation involving iron-carboxylate bond between two heme molecules, and lipids may then subsequently assist the mechanism of long chain formation, held together by hydrogen bonds or through extensive networking of hydrogen bonds.

Assay of β-hematin formation by malaria parasite

Novel leads are urgently required for designing antimalarials due to the reduced efficacy of presently available drugs. The malaria parasite has a unique reaction of heme polymerization, which has attracted much attention in the recent past as a target for the design of antimalarial drugs. The process is hampered by non-availability of a proper assay method. Currently available methods are cumbersome and require advanced instrumentation or radioactive substrates. Here, we are describing an assay for hemozoin formation that is simple and reproducible. This assay has routinely been used by us for the identification of potential compounds with antimalarial activity.

Depolymerization of malarial hemozoin: a novel reaction initiated by blood schizontocidal antimalarials

Malaria parasite digests hemoglobin and utilizes the globin part for its nutritional requirements. Heme released as a byproduct of hemoglobin degradation is detoxified by polymerization into a crystalline, insoluble pigment, known as hemozoin. We have identified a novel reaction of depolymerization of hemozoin to heme. This reaction is initiated by the interaction of blood schizonticidal antimalarial drugs with the malarial hemozoin. The reaction has been confirmed, with the purified hemozoin as well as the lysate of the malaria parasite. Pigment breakdown was studied by infrared spectroscopy, thin-layer chromatography and spectrophotometric analysis. It was complete within 2 h of drug exposure, which explains the selective sensitivity of late stages (trophozoites and schizonts) of malarial parasites loaded with the hemozoin pigment to the toxic action of these drugs. It is suggested that the failure of the parasite heme detoxification system due to this reaction results in the accumulation of toxic heme, which alone, or complexed with the antimalarial leads to the death of malaria parasite.

Variations in frequencies of drug resistance in Plasmodium falciparum

Continual exposure of malarial parasite populations to different drugs may have selected not only for resistance to individual drugs but also for genetic traits that favor initiation of resistance to novel unrelated antimalarials. To test this hypothesis, different Plasmodium falciparum clones having varying numbers of preexisting resistance mechanisms were treated with two new antimalarial agents: 5-fluoroorotate and atovaquone. All parasite populations were equally susceptible in small numbers. However, when large populations of these clones were challenged with either of the two compounds, significant variations in frequencies of resistance became apparent. On one extreme, clone D6 from West Africa, which was sensitive to all traditional antimalarial agents, failed to develop resistance under simple nonmutagenic conditions in vitro. In sharp contrast, the Indochina clone W2, which was known to be resistant to all traditional antimalarial drugs, independently acquired resistance to both new compounds as much as a 1,000 times more frequently than D6. Additional clones that were resistant to some (but not all) traditional antimalarial agents acquired resistance to atovaquone at high frequency, but not to 5-fluoroorotate. These findings were unexpected and surprising based on current views of the evolution of drug resistance in P. falciparum populations. Such new phenotypes, named accelerated resistance to multiple drugs (ARMD), raise important questions about the genetic and biochemical mechanisms related to the initiation of drug resistance in malarial parasites. Some potential mechanisms underlying ARMD phenotypes have public health implications that are ominous.

Transformation with human dihydrofolate reductase renders malaria parasites insensitive to WR99210 but does not affect the intrinsic activity of proguanil

Increasing resistance of Plasmodium falciparum malaria parasites to chloroquine and the dihydrofolate reductase (DHFR) inhibitors pyrimethamine and cycloguanil have sparked renewed interest in the antimalarial drugs WR99210 and proguanil, the cycloguanil precursor. To investigate suggestions that WR99210 and proguanil act against a target other than the reductase moiety of the P. falciparum bifunctional DHFR–thymidylate synthase enzyme, we have transformed P. falciparum with a variant form of human DHFR selectable by methotrexate. Human DHFR was found to fully negate the antiparasitic effect of WR99210, thus demonstrating that the only significant action of WR99210 is against parasite DHFR. Although the human enzyme also resulted in greater resistance to cycloguanil, no decrease was found in the level of susceptibility of transformed parasites to proguanil, thus providing evidence of intrinsic activity of this parent compound against a target other than DHFR. The transformation system described here has the advantage that P. falciparum drug-resistant lines are uniformly sensitive to methotrexate and will complement transformation with existing pyrimethamine-resistance markers in functional studies of P. falciparum genes. This system also provides an approach for screening and identifying novel DHFR inhibitors that will be important in combined chemotherapeutic formulations against malaria.

Plasmodium falciparum subtilisin-like protease 2, a merozoite candidate for the merozoite surface protein 1–42 maturase

The process of human erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum parasites involves a calcium-dependent serine protease with properties consistent with a subtilisin-like activity. This enzyme achieves the last crucial maturation step of merozoite surface protein 1 (MSP1) necessary for parasite entry into the host erythrocyte. In eukaryotic cells, such processing steps are performed by subtilisin-like maturases, known as proprotein convertases. In an attempt to characterize the MSP1 maturase, we have identified a gene that encodes a P. falciparum subtilisin-like protease (PfSUB2) whose deduced active site sequence resembles more bacterial subtilisins. Therefore, we propose that PfSUB2 belongs to a subclass of eukaryotic subtilisins different from proprotein convertases. Pfsub2 is expressed during merozoite differentiation and encodes an integral membrane protein localized in the merozoite dense granules, a secretory organelle whose contents are believed to participate in a late step of the erythrocyte invasion. PfSUB2’s subcellular localization, together with its predicted enzymatic properties, leads us to propose that PfSUB2 could be responsible for the late MSP1 maturation step and thus is an attractive target for the development of new antimalarial drugs.