Targeting Plasmodium ligands on mosquito salivary glands and midgut with a phage display peptide library

Despite vast efforts and expenditures in the past few decades, malaria continues to kill millions of persons every year, and new approaches for disease control are urgently needed. To complete its life cycle in the mosquito, Plasmodium, the causative agent of malaria, has to traverse the epithelia of the midgut and salivary glands. Although strong circumstantial evidence indicates that parasite interactions with the two organs are specific, hardly any information is available about the interacting molecules. By use of a phage display library, we identified a 12-aa peptide-salivary gland and midgut peptide 1 (SM1)-that binds to the distal lobes of the salivary gland and to the luminal side of the midgut epithelium, but not to the midgut surface facing the hemolymph or to ovaries. The coincidence of the tissues with which parasites and the SM1 peptide interact suggested that the parasite and peptide recognize the same surface ligand. In support of this hypothesis, the SM1 peptide strongly inhibited Plasmodium invasion of salivary gland and midgut epithelia. These experiments suggest a new strategy for the genetic manipulation of mosquito vectorial capacity.

Genetic relatedness of Plasmodium falciparum isolates and the origin of allelic diversity at the merozoite surface protein-1 (MSP-1) locus in Brazil and Vietnam

Background: Despite the extensive polymorphism at the merozoite surface protein-1 (MSP-1) locus of Plasmodium falciparum, that encodes a major repetitive malaria vaccine candidate antigen, identical and nearly identical alleles frequently occur in sympatric parasites. Here we used microsatellite haplotyping to estimate the genetic distance between isolates carrying identical and nearly identical MSP-1 alleles. Methods: We analyzed 28 isolates from hypoendemic areas in north-western Brazil, collected between 1985 and 1998, and 23 isolates obtained in mesoendemic southern Vietnam in 1996. MSP-1 alleles were characterized by combining PCR typing with allele-specific primers and partial DNA sequencing. The following single-copy microsatellite markers were typed: Polyα, TA42 (only for Brazilian samples), TA81, TA1, TA87, TA109 (only for Brazilian samples), 2490, ARAII, PfG377, PfPK2, and TA60. Results: The low pair-wise average genetic distance between microsatellite haplotypes of isolates sharing identical MSP-1 alleles indicates that epidemic propagation of discrete parasite clones originated most identical MSP-1 alleles in parasite populations from Brazil and Vietnam. At least one epidemic clone propagating in Brazil remained relatively unchanged over more than one decade. Moreover, we found no evidence that rearrangements of MSP-1 repeats, putatively created by mitotic recombination events, generated new alleles within clonal lineages of parasites in either country. Conclusion: Identical MSP-1 alleles originated from co-ancestry in both populations, whereas nearly identical MSP-1 alleles have probably appeared independently in unrelated parasite lineages.

On the study of the dynamical aspects of parasitemia in the blood cycle of malaria

Malaria is an important cause of morbidity and mortality worldwide. One striking aspect regarding malaria is the fact that individuals living in endemic areas do not develop immunity against the parasite, falling ill whenever they are exposed tothe parasite. The understanding of why immunity is not developed in the usual way against Plasmodium is crucial to the improvement of treatment and prevention. In this work, we study some aspects of the dynamics of the blood cycle of malaria using both modelling and data analysis of observed case-histories described by parasitemia time series. By comparing our simulations with experimental results we have shown that the different behaviour observed among patients may be associated to differences in the efficiency of the immune system to control the infection. © EDP Sciences/Societa Italiana di Fisica/Springer-Verlag 2007.

Urban and suburban malaria in Rondônia (Brazilian Western Amazon) II. Perennial transmissions with high anopheline densities are associated with human environmental changes

Longitudinal entomological surveys were performed in Vila Candelária and adjacent rural locality of Bate Estaca concomitantly with a clinical epidemiologic malaria survey. Vila Candelária is a riverside periurban neighborhood of Porto Velho, capital of the state of Rondônia in the Brazilian Amazon. High anopheline densities were found accompanying the peak of rainfall, as reported in rural areas of the region. Moreover, several minor peaks of anophelines were recorded between the end of the dry season and the beginning of the next rainy season. These secondary peaks were related to permanent anopheline breeding sites resulting from human activities. Malaria transmission is, therefore, observed all over the year. In Vila Candelária, the risk of malaria infection both indoors and outdoors was calculated as being 2 and 10/infecting bites per year per inhabitant respectively. Urban malaria in riverside areas was associated with two factors: (1) high prevalence of asymptomatic carriers in a stable human population and (2) high anopheline densities related to human environmental changes. This association is probably found in other Amazonian urban and suburban communities. The implementation of control measures should include environmental sanitation and better characterization of the role of asymptomatic carriers in malaria transmission.

Malária causada pelo Plasmodium falciparum e a redução da metahemoglobina pela via das pentoses: estudo in vitro em hemáceas de indivíduos normais e de doentes tratados pela clindamicina

Pós-graduação em Fisiopatologia em Clínica Médica - FMB

Estudo da associação entre o sistema histo-sangüíneo ABO e a malária por Plasmodium falciparum na Amazônia brasileira

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

Diagnóstico morfológico, sorológico e molecular de Plasmodium spp. em primatas neotropicais na Ilha de São Luís, Estado do Maranhão, Brasil

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

Malária causada pelo plasmodium falciparum e avaliação indireta da atividade da glutationa redutase e da deficiência de riboflavina, por meio da redução da metahemoglobina pela cistamina: estudo em hemáceas de indivíduos doentes, em normais tratados ou não pela riboflavina e em deficientes em glicose-6-fosfato desidrogenase

Pós-graduação em Fisiopatologia em Clínica Médica - FMB

Relationship between plasma and red blood cell concentrations of quinine in Brazilian children with uncomplicated Plasmodium falciparummalaria on oral therapy

Neste estudo foi determinada a relação entre as concentrações plasmáticas e eritrocitárias de quinina em crianças com malária falciparum não complicada, oriundas de área endêmica da Região Amazônica. A quinina foi detrminada por cromatografia líquida de alta eficiência. No estado de equilíbrio, a relação foi 1,89 ± 1,25 variando de 1,05 a 2,34. Estes resultados demonstraram que a quinina não se concentra nos eritrócitos das crianças e caracterizaram a ausência de diferença racial nesta relação.

Alterações hematológicas, bioquímicas e histopatológicas no modelo de malária aviária Gallus gallus por Plasmodium gallinaceum: papel do óxido nítrico

Malária é uma das doenças infecciosas de maior causa de morte no mundo. Modelos experimentais são necessários para melhor compreensão de mecanismos envolvidos na patogênese de doenças e desenvolvimento de novos tratamentos. Galinhas infectadas com Plasmodium gallinaceum fornecem bom modelo de malária devido a proximidade filogenética com o Plasmodium de humano assim como aspectos clínicos comuns, como a malária cerebral. O presente estudo objetivou investigar a participação do óxido nítrico no desenvolvimento da malária aviária, através do tratamento ou não com aminoguanidina (AG - inibidor da enzima Óxido Nítrico Sintase) in vivo de galinhas infectadas experimentalmente com P. gallinaceum. Foi verificado sobrevida, hematologia clássica, bioquímica sérica e patologia nos animais no percurso da infecção. Observou-se maior sobrevida nos animais tratados com AG, apesar de parasitemias mais elevadas. Houve ainda diminuição nos parâmetros hematológicos e aumento no Volume Corpuscular Médio de hemácias, indicando resposta medular para anemia. Linfopenia e trombocitopenia foram detectadas em animais infectados, com menor proporção nos animais tratados. Monócitos, linfócitos e heterófilos apresentaram aumento de tamanho e alterações que indicam ativação. Trombócitos também aumentaram de tamanho durante a infecção e apresentaram morfologia atípica. Os animais tratados mostraram lesões mais brandas nas secções histopatológicas de cérebro, fígado e baço, além de produção diminuída de NO, mesmo em alta parasitemia, em relação aos animais não tratados. Esses resultados confirmam a participação do mediador químico óxido nítrico na patogênese da malária no modelo experimental aviário.

Alterações neuroquímicas no tecido retiniano murino em modelo de malária cerebral induzida pela infecção por Plasmodium berghei (ANKA)

A Malária Cerebral (MC) apresenta-se como uma severa complicação resultante da infecção por Plasmodium falciparum. Esta condição encontra-se comumente associada a disfunções cognitivas, comportamentais e motoras, sendo a retinopatia uma das mais graves conseqüências da doença. Diversos modelos experimentais já foram descritos no intuito de elucidar os mecanismos fisiopatológicos relacionados a esta síndrome, no entanto, estes ainda permanecem pouco compreendidos. Dentro deste contexto, o presente trabalho procurou investigar as alterações neuroquímicas envolvidas na patologia da MC. Os camundongos C57Bl/6 (fêmeas e machos) inoculados com ≈106 eritrócitos parasitados (PbA) apresentaram baixa parasitemia (15-20%) com sinais clínicos evidentes como: deficiência respiratória, ataxia, hemiplegia e coma seguido de morte, condizentes com o quadro de MC. A análise no tecido retiniano demonstrou uma diminuição nos níveis de GSH com 2 dias após a inoculação. Entretanto, essa diminuição não foi tão evidente com o decorrer da infecção (4º e 6º dias após infecção). Concomitante a este aumento durante o processo infeccioso, observamos um progressivo aumento na captação de 3H-glutamato (4º e 6º dia após infecção) por um sistema independente de Na+, sugerindo que o quadro de MC é responsável por um aumento na atividade de uma proteína transportadora. Dados obtidos com a imunofluorescência demonstram que além de aumentar a atividade do sistema de transporte, o quadro de MC também estimula o aumento na expressão do sistema xCG - no tecido retiniano. O presente trabalho demonstra ainda que estes eventos neuroquímicos no tecido retiniano são independentes de ativação inflamatória, visto que os níveis de TNF-α e expressão de NOS-2, apresentam-se alterados somente no tecido retiniano.

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.

Correlação entre as concentrações sérica e eritrocitária de quinina no estado de equilíbrio em pacientes com malária por Plasmodium falciparum não complicada

A correlação entre as concentrações séricas e eritrocitárias de quinina foi estudada em crianças e indivíduos adultos com malária por Plasmodium falciparum não complicada no Município de Cachoeira do Piriá, Estado do Pará. Os pacientes receberam esquema terapêutico oral de quinina (3 dias) + Doxiciclina (5 dias) + primaquina (6º dia). As concentrações de quinina nas amostras de soro e eritrócitos foram mensuradas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência no terceiro dia de tratamento. A concentração média de quinina no soro de crianças com malária falciparum não complicada foi de 0,723 ± 0,6 μg/mL, e a eritrocitária de 0,537 ± 0,38 μg/mL. A relação entre as concentrações séricas e eritrocitária de quinina no soro de crianças foi de 1,89 ± 1,25 μg/mL, não houve diferença estatisticamente significativa entre estas concentrações. A média da concentração sérica de indivíduos adultos foi de 1,27 ± 1,12 μg/mL, e a eritrocitária de 0,63 ± 0,48 μg/mL. A relação entre essas concentrações foi de 2,27 ± 1,06 μg/mL. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística significativa entre as médias da relação dos teores de quinina no soro e nos eritrócitos das crianças e dos indivíduos adultos.

Determinação de mefloquina e carboximefloquina em pacientes com malária por plasmodium falciparum no estado do Amapá

A determinação das concentrações plasmáticas e eritrocitárias de mefloquina (MQ) e carboximefloquina (CMQ) foram estudadas em crianças e adultos com malária por Plasmodium falciparum não complicada no estado do Amapá. Os pacientes adultos receberam esquema oral de MQ 20 mg/kg dividido em dois dias e artesunato 4 mg/kg/dia durante três dias. Para as crianças a dose de MQ seguiu o esquema preconizado pelo manual de terapêutica da malária. As concentrações eritrocitárias de MQ e CMQ foram quantificadas por cromatografia líquida de alta eficiência no terceiro dia de tratamento (D3) e os teores plasmáticos foram mensurados no terceiro e quadragésimo segundo dia após a instituição da terapia (D3 e D42). A concentração média de MQ e CMQ no plasma de crianças em D3 foram 1,84 ± 0,83 μg/mL e 1,44 ± 0,70 μg/mL, e a eritrocitária 5,26 ± 1,46 μg/mL e 1,18 ± 0,65 μg/mL. Em D42 as concentrações plasmáticas foram 0,45 ± 0,11 μg/mL e 0,51 ± 0,10 μg/mL, respectivamente. A relação entre as concentrações eritrocitárias e plasmáticas de MQ e CMQ foram 2,86 ± 1,27 e 0,75 ± 0,26. Nos indivíduos adultos, as concentrações de MQ e CMQ no plasma foram 2,43 ± 1,13 μg/mL e 1,10 ± 0,38 μg/mL, e as eritrocitárias 5,51 ± 1,92 μg/mL e 1,08 ± 0,35 μg/mL, respectivamente. A concentração plasmática em D42 foram 0,54 ± 0,15 μg/mL e 0,58 ± 0,93 μg/mL, respectivamente. A relação hemácia:plasma para MQ foi 3,03 ± 1,56 e para CMQ 1,12 ± 0,29. O coeficiente de correlação entre as concentrações plasmáticas e eritrocitárias de MQ nas crianças foi 0,035 e nos adultos 0,0436. Para CMQ o coeficiente de correlação foi 0,8722 nas crianças e 0,5155 nos adultos. O maior acúmulo de MQ no eritrócito nos permite enfatizar a importância do mecanismo de difusão simples para a entrada do fármaco na célula em função das suas características físico-químicas.