Leishmania infantum heat shock protein 83 for the serodiagnosis of tegumentary leishmaniasis

The serologic assay is an important tool in the diagnosis of leishmaniasis. One of the most commonly used tests is enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Since total Leishmania promastigotes are used as antigen in the routine assay, false-positive reactions are frequent due to cross-reaction with sera from other diseases, mainly Chagas' disease. Therefore, an antigen that determines less cross-reactivity has been pursued for the serodiagnosis of leishmaniasis. In the present study we analyzed the use of recombinant Leishmania infantum heat shock protein (Hsp) 83 in ELISA for the serodiagnosis of cutaneous (N = 12) and mucocutaneous leishmaniasis (N = 14) and we observed the presence of anti-L. infantum Hsp 83 antibodies in all samples as well as anti-Leishmania total antigen antibodies. When cross-reactivity was tested, chronic Chagas' disease patients (N = 10) did not show any reactivity. Therefore, we consider this L. infantum Hsp 83 to be a good antigen for routine use for serodiagnosis of tegumentary leishmaniasis.

Aurapten, a coumarin with growth inhibition against Leishmania major promastigotes

Several natural compounds have been identified for the treatment of leishmaniasis. Among them are some alkaloids, chalcones, lactones, tetralones, and saponins. The new compound reported here, 7-geranyloxycoumarin, called aurapten, belongs to the chemical class of the coumarins and has a molecular weight of 298.37. The compund was extracted from the Rutaceae species Esenbeckia febrifuga and was purified from a hexane extract starting from 407.7 g of dried leaves and followed by four silica gel chromatographic fractionation steps using different solvents as the mobile phase. The resulting compound (47 mg) of shows significant growth inhibition with an LD50 of 30 µM against the tropical parasite Leishmania major, which causes severe clinical manifestations in humans and is endemic in the tropical and subtropical regions. In the present study, we investigated the atomic structure of aurapten in order to determine the existence of common structural motifs that might be related to other coumarins and potentially to other identified inhibitors of Leishmania growth and viability. This compound has a comparable inhibitory activity of other isolated molecules. The aurapten is a planar molecule constituted of an aromatic system with electron delocalization. A hydrophobic side chain consisting of ten carbon atoms with two double bonds and negative density has been identified and may be relevant for further compound synthesis.

Apoptotic mimicry: an altruistic behavior in host/Leishmania interplay

Apoptosis is the most common phenotype observed when cells die through programmed cell death. The morphologic and biochemical changes that characterize apoptotic cells depend on the activation of a diverse set of genes. Apoptosis is essential for multicellular organisms since their development and homeostasis are dependent on extensive cell renewal. In fact, there is strong evidence for the correlation between the emergence of multicellular organisms and apoptosis during evolution. On the other hand, no obvious advantages can be envisaged for unicellular organisms to carry the complex machinery required for programmed cell death. However, accumulating evidence shows that free-living and parasitic protozoa as well as yeasts display apoptotic markers. This phenomenon has been related to altruistic behavior, when a subpopulation of protozoa or yeasts dies by apoptosis, with clear benefits for the entire population. Recently, phosphatidylserine (PS) exposure and its recognition by a specific receptor (PSR) were implicated in the infectivity of amastigote forms of Leishmania, an obligatory vertebrate intramacrophagic parasite, showing for the first time that unicellular organisms use apoptotic features for the establishment and/or maintenance of infection. Here we focus on PS exposure in the outer leaflet of the plasma membrane - an early hallmark of apoptosis - and how it modulates the inflammatory activity of phagocytic cells. We also discuss the possible mechanisms by which PS exposure can define Leishmania survival inside host cells and the evolutionary implications of apoptosis at the unicellular level.

Leishmania (Leishmania) chagasi-infected mice as a model for the study of glomerular lesions in visceral leishmaniasis

Renal involvement in visceral leishmaniasis (VL) is very frequent but the pathogenesis of this nephropathy is poorly understood. In previous studies using dogs with VL we have detected new immunopathological elements in the glomeruli such as T cells and adhesion molecules. Although Leishmania (Leishmania) chagasi-infected dogs and hamsters are considered to be good models for VL, their use is limited for immunopathologic studies. The use of isogenic mouse strains susceptible to L. (L.) chagasi infection was an alternative but, on the other hand, the renal lesions of these animals have not yet been characterized. Thus, our purpose in the present study was to characterize mice infected with L. (L.) chagasi as a suitable model to study VL nephropathy. Kidney samples were obtained from control mice (N = 12) and from BALB/c mice (N = 24) injected intraperitoneally with 20 million L. (L.) chagasi amastigotes 7, 15, and 30 days after injection and processed for histopathological studies and detection of IgG deposits. Glomerular hypercellularity was clearly visible and, upon Mason's trichrome and periodic acid methenamine silver staining, a pattern suggestive of mesangial proliferative glomerulonephritis was observed in mice with VL. Time-dependent IgG deposits were also seen in infected mice. We consider L. (L.) chagasi-infected mice to be a suitable model for studies of the immunopathogenesis of glomerular lesions in VL.

Cardiac and pulmonary alterations in symptomatic and asymptomatic dogs infectednaturally with Leishmania (Leishmania) chagasi

Fifteen symptomatic and seven asymptomatic dogs infected naturally with Leishmania chagasi were examined in order to identify the presence of parasites and changes in heart and lung. Histopathological, cytological, and immunohistochemical analyses were performed on samples of heart and lung tissues. An inflammatory reaction characterized by inflammatory mononuclear, perivascular and intermuscular infiltrates was observed in both symptomatic and asymptomatic animals on histopathological analysis of the heart. In the lung, there was thickening of the alveolar septa due to congestion, edema, inflammatory infiltrate, and fibroblast proliferation. A focal reaction was observed although a diffuse reaction was present in both groups. On cytological examination, heart and lung imprints revealed amastigotes in two symptomatic animals and heart imprints were found in 1 asymptomatic dog. Immunoperoxidase staining showed amastigotes in the lung and heart of only 1 of 6 symptomatic animals examined. Within the ethical principles and limits of this research, it can be inferred that the study of heart and lung alterations in canine visceral leishmaniasis is increasingly important for understanding the problem related to humans. Dogs with visceral leishmaniasis were a good experimental model, since infection was caused by the same agent and the animals developed clinical, pathological and immunological alterations similar to those observed in humans.

Anti-Leishmania titers and positive skin tests in patients cured of kala-azar

Visceral leishmaniasis (VL), also known as kala-azar, is an important public health problem. If not treated, virtually all clinically symptomatic patients die within months. The diagnosis is based on the Montenegro skin test (MST) and anti-Leishmania titers. Nevertheless, the time required for cured individuals living in a leishmaniasis-endemic area to present a positive skin test and negative anti-Leishmania serology is known. To determine the cellular and humoral immune response profile in relation to different times post-VL cure, a cross-sectional study was conducted on subjects from a kala-azar endemic area in Paço do Lumiar, MA, Brazil, on the basis of 1995-2005 notifications reported by the National Health Foundation/Regional Coordination of Maranhão. We visited cured individuals with a history of VL within the last 10 years. Seventy-four subjects (30 females) ranging in age from 1 to 44 years were included, all of them symptom free at the time of the study. A cellular immune response was observed in 73 (98.6%) subjects, whereas no significant antibody titers were detected by indirect immunofluorescence (IIF) in the sera of 69 (93.2%) cases. Ten years post-cure, 39 (52%) subjects had a positive MST and negative IIF reaction, while in one subject the skin and anti-Leishmania serology tests were negative. Two other subjects were positive in both tests 1 year after cure. These data suggest that a cellular immune response may still be present in subjects cured of VL regardless of post-cure time, and that the parasite persists in the host after clinical cure of the disease. This would explain the persistence of significant Leishmania sp antibody titers in some subjects after treatment.

Interleukin-10-dependent down-regulation of interferon-gamma response to Leishmania by Mycobacterium leprae antigens during the clinical course of a coinfection

We have described a case of a patient with an intriguing association of mucocutaneous leishmaniasis with lepromatous leprosy, two opposite polar forms of these spectral diseases. In the present follow-up study, we investigated the effect of the addition of Mycobacterium leprae antigens on interferon-gamma (IFN-γ) production in Leishmania antigen-stimulated cultures of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from this patient. For this purpose, PBMC cultures were stimulated with crude L. braziliensis and/or M. leprae whole-cell antigen extracts or with concanavalin A. In some experiments, neutralizing anti-human interleukin (IL)-10 antibodies were added to the cultures. IFN-γ and IL-10 levels in culture supernatants were measured by ELISA. During active leprosy, M. leprae antigens induced 72.3% suppression of the IFN-γ response to L. braziliensis antigen, and this suppression was abolished by IL-10 neutralization. Interestingly, the suppressive effect of M. leprae antigen was lost after the cure of leprosy and the disappearance of this effect was accompanied by exacerbation of mucosal leishmaniasis. Considered together, these results provide evidence that the concomitant lepromatous leprosy induced an IL-10-mediated regulatory response that controlled the immunopathology of mucosal leishmaniasis, demonstrating that, in the context of this coinfection, the specific immune response to one pathogen can influence the immune response to the other pathogen and the clinical course of the disease caused by it. Our findings may contribute to a better understanding of the Leishmania/M. leprae coinfection and of the immunopathogenesis of mucosal leishmaniasis.

Insights into the function of short interspersed degenerated retroposons in the protozoan parasite Leishmania

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Análisis de la susceptibilidad de una línea celular de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) a la infección con Leishmania (L) chagasi y Leishmania (V) braziliensis

Se evaluó la susceptibilidad de los cultivos celulares derivados de tejidos embrionarios de Aedes aegypti a la infección con Leishmania (L) chagasi y Leishmania (V) braziliensis, agentes etiológicos de leishmaniasis visceral americana y leishmaniasis cutánea, respectivamente. Metodología: Se seleccionaron células de A. aegypti mantenidas en una mezcla de medio de cultivo Grace/L15, suplementado con suero fetal bovino al 15%, albendazol 5,4 mg/ml y una mezcla de antibióticos, e incubadas a una temperatura promedio de 26 °C. Los cultivos celulares fueron inoculados con promastigotes metacíclicos de la cepa MH/CO/84/CI-044B de L. chagasi y la cepa HOM/BR752903 de L. braziliensis en una concentración de 10 parásitos por célula. Como control positivo de la infección se utilizó la línea celular J774. Resultados: Los registros más altos en el porcentaje de infección y en el número de amastigotes por células en los cultivos celulares A. aegypti y en la línea celular J774 se obtuvieron en los días 6 y 9 pos-infección. Los resultados mostraron interacción, internalización y maduración in vitro de las dos especies del parásito en las células de este insecto no vector de Leishmania. Las células de A. aegypti infectadas mostraron cambios en el área por la influencia de los parásitos, contrario a lo registrado en las células no infectadas (P<0,05). Conclusión: Los cultivos celulares de A. aegypti emergen como un nuevo modelo in vitro para el estudio del ciclo biológico de L. chagasi y L. braziliensis.

Análise das regiões polimórficas do gene HASPB (K26) de Leishmania infantum em amostras clínicas positivas para leishmaniose visceral e coinfecção LV/HIV

A leishmaniose visceral (LV) é uma doença grave que afeta a população de vários países, onde o Brasil apresenta a maior prevalência da infecção nas Américas. Com o estudo do gene codificante da proteína B de superfície (HASPB ou K26) de Leishmania infantum é possível identificar as variações polimórficas intraespecíficas e, assim, será possível consolidar a descrição de um perfil polimórfico presente no Estado de Pernambuco. O objetivo do trabalho foi analisar as regiões polimórficas do gene HASPB (K26) de Leishmania infantum em amostras clínicas positivas para leishmaniose visceral e coinfecção LV/HIV. O sistema K26 PCR foi otimizado utilizando concentrações variadas de DNA genômico de L. infantum. Foi realizado o screening de amostras clínicas de DNA através de dois sistemas de PCR simples, kDNA e ITS1/RFLP, para ensaios posteriores com a K26 PCR nas amostras positivas. A curva de dissociação de alta definição (qPCR-HRM) foi empregada na localização de temperaturas de melting específicas para L. infantum. Os amplicons do gene K26 foram sequenciados e alinhados as sequencias selecionadas em base de dados. A K26 PCR apresentou limiar de detecção de 1 pg para amplicon de 700 pb. A especificidade dos primers foi avaliada experimentalmente e in silico, apresentando anelamento inespecífico com DNA humano. Em paralelo, foram selecionadas 78 amostras de DNA através dos dois sistemas screening, sendo 17 caracterizadas como L. infantum. Os ensaios com DNA das amostras clínicas para o sistema K26 PCR revelaram bandas espúrias. A análise através qPCR-HRM em DNA genômico do parasita resultou em amplificação com Tm de 88,2 °C, já o ensaio com amostra clínica revelou duas amplificações com distintas temperaturas de melting, 84,6 e 88,2 °C. Três amplicons do gene K26 foram sequenciados e alinhados a cinco sequencias da base de dados, indicando 38,2 % de similaridade. Pode-se concluir que o sistema K26 PCR é recomendável para análise dos polimorfismos genéticos, contanto que o DNA seja extraído diretamente de espécies isoladas em meio de cultura.

Caracterização de interações entre subunidades do complexo de iniciação da tradução EIF4F e homólogos da proteína de ligação ao poli-A (PABP) de Leishmania sp

Os tripanossomatídeos são caracterizados por processos moleculares diferenciados como a transcrição policistrônica e regulação pós-transcricional da expressão gênica. Em mamíferos, a tradução se inicia com a ligação do complexo eIF4F (formado pelos eIF4A, eIF4E e eIF4G) a extremidade 5' dos mRNAs, o que facilita seu reconhecimento pelo ribossomo. A atividade do eIF4F é reforçada pela proteína de ligação a cauda poli-A (PABP), na extremidade 3' dos mRNAs, que interage com o eIF4G. Dois complexos do tipo eIF4F foram identificados em tripanossomatídeos: o primeiro formado pelos EIF4G3, EIF4E4 e EIF4AI com a PABP1; e um outro baseado na interação do EIF4G4 com o EIF4E3 e o EIF4A1. Este trabalho buscou caracterizar as interações entre as subunidades destes complexos e sua associação com PABPs de Leishmania, avaliando o efeito de mutações em motivos específicos. Proteínas recombinantes foram geradas fusionadas a GST e avaliadas quanto a sua habilidade de interagir com parceiros marcados radioativamente em ensaios do tipo pull-down. Para o EIF4G3, mutações individuais em dois resíduos vizinhos (I8A e R9A), afetaram a interação com o EIF4E4 e a mutação de ambos os resíduos equivalentes do EIF4G4 (IL25-26AA) também impediu sua ligação ao EIF4E3, sugerindo um motivo comum para a ligação aos seus parceiros. As proteínas EIF4E3 e EIF4E4 foram avaliadas quanto à capacidade de interagir com a PABP2 e PABP1 respectivamente, e mutações em motivos conservados nas regiões N-terminais dos EIF4E (Boxes A, B e C) aboliram sua interação com os homólogos da PABP. Para identificar que regiões da PABP1 estão relacionadas às interações com o parceiro EIF4E4, foram obtidas proteínas PABP1 mutantes em motivos conservados e observou-se que a mutação no motivo TGM, C-terminal, aboliu sua interação com o EIF4E4. Com estas abordagens conseguiu-se avançar na definição das interações entre as referidas subunidades do eIF4F e PABP, identificando-se diferenças relevantes em relação a outros eucariotos

Análise da expressão heteróloga de protéinas com domínios de ligação a RNA em Leishmania infantum

Os tripanossomatídeos possuem uma combinação não usual de mecanismos moleculares, e seus processos de regulação de expressão gênica ocorreram a nível pós-transcricional. Acredita-se que essa regulação envolva tanto o controle da estabilidade dos mRNAs, como sua tradução em proteínas, eventos em que atua a proteína de ligação à cauda poli-A (PABP - Poly-A Binding Protein), uma das principais proteínas de ligação a RNAs em eucariotos. Um grande número destas proteínas está presente nos tripanosomatídeos, se caracterizando por possuírem domínios típicos de ligação a RNA, como o domínio RRM (RNA Recognition Motif). Dentre estas se destacam as proteínas de ligação a sequências ricas em uridina (UBPs), que se mostraram capazes de interagir com homólogos de PABP. Outras proteínas hipotéticas contendo domínios de ligação a RNA foram identificadas em ensaios que buscavam parceiros diferenciais para os três homólogos de PABP de Leishmania. Este trabalho se propôs a contribuir na caracterização funcional das proteínas UBPs e das proteínas hipotéticas, através da otimização de sua expressão de forma heteróloga em L. infantum, fusionadas ao epítopo HA. Para isto, os genes codificantes dos três homólogos de UBPs, e de cinco outras proteínas de ligação a RNA que parecem interagir com PABPs, foram amplificados e clonados em vetor de expressão de Leishmania. As construções geradas foram transfectadas em L. infantum e a expressão de seis destas proteínas avaliada. Os resultados obtidos mostram uma variação no reconhecimento das proteínas geradas com anticorpos comerciais anti-HA, que parecem depender da sequência de aminoácidos da sua extremidade C-terminal. Diferenças significativas nos seus níveis de expressão também foram observadas. Entre os três homólogos de UBP, dois destes se mostraram mais abundantes enquanto que os três são representados por mais de uma banda, indicando possíveis modificações pós-traducionais

Avaliação da relevância da gp63 de Leishmania braziliensis e Leishmania infantum na interação com o hospedeiro invertebrado

A gp63, metalopeptidase altamente abundante na superfície de Leishmania, contribui para uma infinidade de funções bem estabelecidas na interação deste parasito com o hospedeiro mamífero. No entanto, apesar desta molécula ser abundantemente expressa na superfície das formas promastigotas, encontradas no inseto vetor, pouco é conhecido sobre as funções desempenhadas por essa metalopeptidase no flebotomíneo. Nosso grupo de pesquisa, utilizando abordagens bioquímicas, tem demonstrado que moléculas de gp63 de vários tripanosomatídeos não patogênicos ao homem estão implicadas na adesão ao intestino de insetos hospedeiros. Aqui, nós analisamos o papel da gp63 na interação de Leishmania braziliensis e Leishmania infantum, com os seus respectivos insetos hospedeiros, Lutzomyia intermedia e Lu. longipalpis e com a linhagem celular derivada de Lu. longipalpis (LL5). Os intestinos dissecados de insetos foram prétratados ou não com o fosfoglicano (PG) puro derivado do lipofosfoglicano e colocados para interagir com os parasitos. Em paralelo, promastigotas de L. braziliensis e L. infantum foram pré-tratados com anticorpo anti-gp63 ou com inibidores da metalopeptidase. Depois disso, os parasitos foram colocados para interagir com os intestinos dissecados de insetos ou com as células LL5 Como esperado, o PG praticamente elimina a capacidade dos parasitos de se ligarem ao intestino dos insetos. Todos os tratamentos relacionados com a gp63 também provocaram uma diminuição acentuada nestes ensaios de ligação. Além disso, o sobrenadante de cultura de L. braziliensis foi concentrado por precipitação com sulfato de amônio e analisado por SDS-PAGE e SDS-PAGE-gelatina. Observamos uma degradação proteolítica, por volta de 63 kDa, que corresponde à enzima gp63 já identificada e caracterizada em várias espécies de Leishmania. Esses resultados em conjunto demonstram uma possível participação da gp63 na interação com o inseto vetor e nos estimulam a continuar estudando o papel dessa metalopeptidase no ciclo de vida de Leishmania