Apoptosis y expresión de receptores de reconocimiento de patrones en Polimorfonucleares Neutrófilos de individuos con infección VIH/SIDA. Apoptosis and recognition patterns receptors expression in Polymorphonuclear Neutrophils of individuals with HIV/AIDS infection.

El Virus de la Inmunodeficiencia Humana tipo 1 (VIH-1) afecta principalmente a la respuesta inmune específica causando una pérdida progresiva de los linfocitos T CD4+. Sin embargo, este virus también afecta a células del sistema inmune innato, tales como los Polimorfonucleares Neutrófilos (PMN). Existen evidencias de alteraciones funcionales de los PMN durante la progresión de la infección por VIH y una de las explicaciones de estos defectos, la atribuye a una muerte celular programada o apoptosis constitutiva incrementada. El compromiso de la apoptosis de los PMN en la infección por VIH no está totalmente dilucidado, por ello, los objetivos de este proyecto son investigar el efecto de la infección por VIH sobre la apoptosis de PMN, analizar la expresión de moléculas y receptores de patrones de reconocimiento en estas células y evaluar el impacto de la terapia antirretroviral sobre la apoptosis y expresión de moléculas y receptores en PMN. Se incluirán individuos en distintos estadios clínicos e inmunológicos de la infección con o sin tratamiento antirretroviral y se determinarán parámetros hematológicos, inmunológicos y virológicos a fin de correlacionar el nivel de apoptosis y expresión de moléculas y receptores con el nivel de linfocitos T CD4+ y carga viral. La importancia de los PMN en el control de la infección por el VIH es actualmente un área de mucho interés, ya pueden ejercer un efecto anti-VIH directo, y al mismo tiempo, ser blancos de la infección viral. Los mecanismos que conducen a la muerte acelerada de los PMN no han sido totalmente dilucidados, por ello, su estudio permitirá entender las bases bioquímicas de los cambios morfológicos y determinar los mecanismos que definen su iniciación y regulación. En el presente proyecto, el estudio de la apoptosis de PMN de pacientes con infección VIH/SIDA posibilitará caracterizar la sobrevida de éstas células y su relación con el estado inmunológico, virológico y la terapia antirretroviral. Además, el estudio de los receptores reconocedores de patrones moleculares asociados a patógenos permitirá aclarar algunos aspectos de la activación de la respuesta inmune innata y su conexión con la inmunidad adaptativa. Comprender aspectos claves de la cascada de la apoptosis de PMN y de la expresión de receptores reconocedores de patrones moleculares en la infección VIH/SIDA podría en un futuro aportar posibles blancos terapéuticos para restaurar la función de estas células durante esta infección.

PARTICIPACIÓN DEL RECONOCIMIENTO INMUNE INNATO EN LA RESPUESTA DE CARDIOMIOCITOS DURANTE LA INFECCIÓN EXPERIMENTAL CON TRYPANOSOMA CRUZI. Characterization of the cardiac innate immune response during Trypanosoma cruzi experimental infection.

La enfermedad de Chagas, causada por Trypanosoma cruzi, constituye la principal miocarditis infecciosa a nivel mundial. Crecientes evidencias revelan que la respuesta inmune innata tendría un rol determinante en la fisiopatología de las enfermedades cardiovasculares. La inmunidad innata es la primera línea de defensa, no específica, preprogramada para combatir agentes infecciosos. Este sistema censa la presencia de antígenos extraños a través de los receptores tipo toll (TLR) produciendo citoquinas y activando mecanismos microbicidas. Sin embargo, los TLRs también se hayan distribuidos en las células parenquimales no inmunes, jugando un importante rol tanto en la defensa como en la homeostasis de cada tejido. Durante la etapa aguda de la infección, el T. cruzi invade y se replica dentro de una amplia variedad de células y tejidos. Pero posteriormente, los parásitos son efectivamente eliminados de la mayoría de los tejidos persistiendo durante toda la vida en las células del músculo cardíaco y esquelético de los pacientes infectados. Debido a que el mantenimiento de la célula cardíaca infectada es crítica para la patogénesis de la enfermedad, los mecanismos que participan en la sobrevida de los cardiomiocitos están siendo foco de nuestro estudio. Hemos demostrado, que la infección ejerce efectos antiapoptóticos sobre células cardíacas aisladas. Nuestra hipótesis es que la inmunidad innata cardíaca estaría involucrada en el mantenimiento de la sobrevida de los miocitos así como en la defensa contra el parásito. Objetivo general: determinar la participación de la respuesta inmune innata cardíaca en el desarrollo de la enfermedad de Chagas experimental murina. Objetivos específicos: 1) Analizar el compromiso de TLRs en la respuesta anti-apoptótica y de autofagia de cardiomiocitos aislados de ratones salvajes y de ratones deficientes en TLR4, TLR2 y en MyD88, molécula adaptadora de la señalización por TLRs, sometidos a la infección con el parásito. 2) Determinar la importancia de la actividad cisteín proteasa parasitaria en el grado de infectividad y la sobrevida de cultivos primarios de ratones salvajes infectados con parásitos transgénicos que poseen disminuída o nula actividad cisteín proteasa. 3) Establecer la cinética de expresión de TLR2/TLR6, TLR4 y TLR9, factores antiapoptóticos (Bcl-2, Bcl-xL, etc.), daño cardíaco y la carga parasitaria en el tejido cardíaco de ratones infectados salvajes y/o deficientes antes mencionados. Materiales y Métodos: Los animales serán infectados i.p. con 5x103 parásitos y se determinará la cinética de expresión de los mediadores mencionados por western blot e inmunofluorescencia, la carga parasitaria será determinada por qRT-PCR. Como controles se procesarán animales inyectados con solución salina. En cultivos primarios de cardiomiocitos de ratones neonatos salvajes y deficientes infectados se estudiará la carga parasitaria, la activación de los mecanismos microbicidas (producción de óxido nítrico, metabolitos reactivos del oxígeno y del nitrógeno, ciclooxigenasa, etc.), producción de citoquinas y expresión de moléculas anti-apoptóticas (Bcl-2, Bcl-xL, Bax, etc.). Se explorará la tasa de apoptosis en cultivos deprivados de suero. La autofagia se analizará por microscopia electrónica. Cultivos controles serán mantenidos en medio o tratados con ligandos de los diferentes TLRs. Resultados preliminares sugieren que tanto TLR2 como Bcl-2 se incrementan en tejido cardíaco infectado. Esto nos lleva a profundizar en los mecanismos observados en cultivos y estudiarlos en un modelo in vivo, analizando la posible importancia que tiene la inmunidad innata cardíaca en el control del establecimiento de la infección. La comprensión de los mecanismos que mantienen la sobrevida de los cardiomiocitos y su respuesta a la infección es importante ya que el conocimiento de las bases moleculares es fundamental para el desarrollo de nuevos agentes quimioterapéuticos. Chagas disease is endemic in Central and South America and causes the most common myocarditis worldwide. We have previously reported that the cardiotrophic parasite Trypanosoma cruzi, its etiological agent, protects cardiomyocytes against apoptosis induced by growth factor deprivation activating the PI3K/Akt and MEK1/ERK signaling pathways. Recent studies have shown that local innate immunity plays a key role in initiating and coordinating homeostatic as well as defense responses in the heart. One of the mechanisms by which the innate immune system senses the presence of foreign antigens is through TLRs. The stimulation of these receptors leads to the activation and nuclear translocation of NF-kB transcription factor and the production of cytokines. Proinflammatory cytokines, in turn, appear to play a central role in the orchestration and timing of the intrinsic cardiac stress response providing, under different situations, instantaneous anti-apoptotic cytoprotective signals, which allow tissue repair and/or remodeling. The aim of the present project is to study the cardiomyocyte innate immune responses to T. cruzi infection and its role in target cell protection from apoptosis. Specific objectives: 1) Study the mechanism triggered by TLR in the anti-apoptotic response and parasite load of infected cardiomyocyte primary cultures from wild type and mice deficient in TLR2, TLR4 or MyD88. 2) Determine the effect of parasite cisteín protease activity on primary cultures from wild type mice. 3) Determine the TLR signaling-involvement in parasite load and survival indicators in deficient mice. Preliminary results showed us that cardiac-TLR2 may be involved in the anti-apoptotic effect elicited by the parasite and prompted us to establish the mechanisms triggered by the innate immunity that mediate parasite persistence within the host cell.

Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas. Molecular mechanismns involved in the immunosupression during Tryapanosoma cruzi infection. Role of PD1-PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones. Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas’ disease, is parasite causing chronic infections in human and other mammalian species. There is an important immunosupresion during the acute phase of the infection that contribute to the dissemination and installation of the parasite. Several studies have been focused on identifying the mechanisms involved in the immunosupresion; however it is not clear if there are additional mechanisms implicated. In addition, during the last years new molecules involved in the negative T cell regulation such as PD-1/PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases (E3-Ub-Lig) have been reported. It has been demonstrated, that E3-Ub-Lig control the amount and localization of intracellular signal mediators, limiting T cell activation. Moreover, these mechanisms mediate the immunosupresion observed during several infections leading to the persistence of the pathogen in the host. In this project the role of E3-Ub-Lig on the T cell immunosupresion and hipo-response mechanisms observed during T. cruzi infection will be studied. On the other hand, it has been reported that some pathogens release proteins with E3-Ub-Lig activity modifying the ubiquitination process to promote their survival and replication in the host. Recently, a protein with E3-Ub-Lig activity was identified in T. cruzi, however its target molecule has not been discovered yet. Therefore, one of the aims of this project consists on studying different potential target molecules for this novel E3-Ub-Lig. In addition, during the last years, important progress has been done about the biological rol of PD-1/PD1-L pathway on the regulation of the immune response in several infections. However, it is not well known how PD-1/PD1-L pathway transduces signals at intracelular level to block T cell response. Because of this, it is interesting to study if there is any relation between the PD-1/PD1-L pathway and E3-Ub-Lig on the mechanism of T cell immunosupression during T. cruzi infection.

Participación de las células supresoras mieloides (CSM) y T regulatorias (Treg) en el control de la infección con Trypanosoma cruzi y el desarrollo de la patología inflamatoria asociada a la infeccion. Role of Myeloid-Derived Suppressor Cells and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology.

La infección de mamíferos con el T. cruzi resulta en diferentes alteraciones inmunológicas que permiten la persistencia crónica del parásito y destrucción inflamatoria progresiva del tejido cardiaco, nervioso y hepático. Los mecanismos responsables de la patología de la enfermedad de Chagas han sido materia de intensa investigación habiéndose propuesto que el daño producido en esta enfermedad puede ser consecuencia de la respuesta inflamatoria del individuo infectado y/o de una acción directa del parásito sobre los tejidos del hospedador. El propósito del presente proyecto es estudiar comparativamente, en dos cepas de ratones con diferente susceptibilidad a la infección y desarrollo de patología, la participación y los mecanismos efectores de las células supresoras mieloides (CSM) y las celulas T regulatorias inducidas por la infección experimental con Trypanosoma cruzi en el control de la infección con este protozoario y en el desarrollo de la patología hepática siendo los objetivos especificos desarrolar: - Investigar la generación y/o reclutamiento de células de CSM en bazo e hígado de ratones infectados con Trypanosoma cruzi y su contribución a la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en las cepas de ratones BALB/c y C57BL/6; - Investigar la capacidad de las CSM inducidas por la infección con T. cruzi en bazo e hígado de ratones de ambas cepas para suprimir la respuesta de células T in vitro e indagar sobre los mecanismos de supresión utilizados; - Investigar la generación y/o reclutamiento de células Treg durante la infección experimental con Trypanosoma cruzi, su participación en la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en ambas cepas de ratones y los mecanismos de supresión utilizados. - Analizar en tejido hepático o leucocitos infiltrantes la presencia de COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF capaces de inducir la expansión de las CSM; - Dilucidar si la administración del ligando para TLR2 (Pam3CyS) previo a la infección de ratones C57BL/6 (en los cuales se detecta un menor número de CSM) es capaz de modular la respuesta inflamatoria y el daño hepático a través de la inducción de CSM y/o T reg en hígado y bazo. La comprension de los eventos celulares y moleculares que regulan la producción de citoquinas pro- y anti-inflamatorias y otros mediadores, así como el papel de los receptores de la inmunidad innata durante la infección con T. cruzi contribuirá a responder interrogantes que son claves para el diseño de nuevas estrategias de intervención inmune tendientes a preservar los mecanismos de defensa del huésped. Two nonexclusive mechanisms have been proposed to explain the Chagas’s disease pathology: 1) The pathology of the disease seems to be consequence of the inflammatory response triggered for the parasite; or 2) The damage is produced by the parasite direct effect. Recently, we reported that TLR2, TLR4 and TLR9 (innate immune response receptors) are differentially modulated in injured livers from BALB/c (lesser liver pathology) and C57BL/6 (elevated liver pathology) mice during Trypanosoma cruzi infection. The aim of our proposal is the study of role of Myeloid-Derived Suppressor Cells (MDSC) and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology. Our specific aims are: -To study the induction or recruitment of MDSC in splenn and liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; - To determine the ability and the mechanisms used by the T. cruzi-induced MDSC to suppress the T cell proliferative response; -To study the induction or recruitment of Treg in liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; -To analize in liver tissue or tissue infiltrating lymphocytes the activation of COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF known to promote the development of MDSC; -To determine whether the treatment with Pam3CyS (TLR2 ligand) is able to modulate the liver inflammatory respose and damage througth the induction of MDSC or Treg.

CD95-induced apoptosis in health and disease dimers at the DISC and the effect of c-FLIP R on L. Monocytogenes infection

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2013

Mathematical models of influenza A virus infection : from intracellular replication to virus growth in cell populations

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2015

Neuronal alterations in chronic cerebral Toxoplasma gondii infection

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2015

Infection by microorganisms on soybean seeds obtained from plants treated with growth regulators

This research, deals with the effects of exogenous growth regulators on infection by microorganisms on soybean (Glycine max cv. Davis) seeds. To study the influence of the chemicals, soybean plants were sprayed with gibberellic acid (GA) 100 ppm, (2-chloroethyl) trimethylammonium chloride (CCC) 2,000 ppm, succinic acid-2,2-dimethy1hydrazide (SADH) 4,000 ppm, indolylacetic acid (IAA) 100 ppm, 2,3,5-triiodobenzoic acid (TIBA) 20 ppm (three applications), and Agrostemin (1g/10 ml/ 3 1). Application of growth regulators did not affect infect ion by microorganisms on soybean seeds. The prominent fungus isolated was Phomopsis sojae. Alternaria and Fusarium spp. were isolated from seeds. The presence of a bacterium on the seeds was observed. The delay in harvest and high humidity increased the number of seeds from which Phomopsis was recovered.

Helminths of introduced house sparrows (Passer domesticus) in Brazil: does population age affect parasite richness?

Species introductions have altered host and parasite diversity throughout the world. In the case of introduced hosts, population age appears to be a good predictor of parasite richness. Habitat alteration is another variable that may impact host-parasite interactions by affecting the availability of intermediate hosts. The house sparrow (Passer domesticus (Linnaeus, 1758)) is a good model to test these predictions. It was introduced in several parts of the world and can be found across rural-urban gradients. A total of 160 house sparrows from Porto Alegre, state of Rio Grande do Sul, Brazil, were necropsied. Thirty house sparrows (19 %) were parasitized with at least one out of five helminth species (Digenea: Tamerlania inopina Freitas, 1951 and Eumegacetes sp.; Eucestoda: Choanotaenia passerina (Fuhrmann, 1907) Fuhrmann, 1932; Nematoda: Dispharynx nasuta (Rudolphi, 1819) Stiles & Hassall, 1920 and Cardiofilaria pavlovskyi Strom, 1937). Overall, there was no difference in prevalence and intensity of infection of any parasite species, parasite richness and community diversity between adult males and females and adults and juveniles. The number of infected sparrows among seasons, the richness of helminths and the abundance of species were also similar between rural and urban landscapes. Only the prevalence of C. passerina varied seasonally (p=0.0007). A decrease in the number of parasite species from the original range of P. domesticus (13) to its port of entrance in Brazil, the city of Rio de Janeiro (nine), to Porto Alegre (five) is compatible with the hypothesis that host population age is a good predictor of parasite richness.

Pneumocystis carinii: its incidence in rodents and enhancement of the infection by corticosteroids

A survey was made on the incidence of Pneumocystis carinii in 361 rodents including sewer rats, albino rats, albino mice, guinea-pigs and rabbits. P. carinii was found in 4 of the 215 Rattus norvegicus examined (1,8%). These results accord with recent observations but disagree with investigations made by the researchers who first studied this parasite in the past when high indexes of infection were found. However, in 20 albino rats treated with corticosteroids (betamethazone) we found 8 positive (40%) and in 20 albino mice treated by the same way, 9 were positive for P. carinii (45%). These results confirm the opportunistic character of P. carinii in rodents already well demonstrated in man.

Cross-infection experiments with "isospora" of cats and dogs

Feces of 34 dogs out of 251 (13.5%) from guanabara were positive for Isospora. From these 19 (7.5%) were i. rivolta, 13 (5.2%) were I. canis and 2 (0,7) were i. bigemina. "Free-sporocysts" of I. rivolta were eliminated by 9 dogs (3.5%). A "Caryospora-like" oocyst was seen once. Cross-infection experiments performed with Isospora from dogs and cats failed to produce infection while inoculations of these Isospora in their natural hosts succeeded. The results suggest that the species of Isospora occurring in cats are different from those of dogs.

Development of cell mediated immunity to flagellar antigens and acquired resistance to infection by Trypanosoma cruzi in mice

Modulation by BCG and/or cyclophosphamide of sensitization of mice with flagellar fraction (a tubulin-enriched fraction) prevented death of mice challenged with T. cruzi CL strain trypomastigotes recovered from Vero cells. A methodology was ceveloped to assay specific antigens and to determine optimal doses for sensitization and elicitation of DTH in mice. CL strain is predominantly myotropic strain which does not produce important parasitism of mononuclear phagocyte cells; these cells appear to control infection when activated in vivo. Maximum protection was seen in this study when BCG and cyclophosphamide were associated, but protection was observed also when cyclophosphamide, that prevents supressor T cells, was applied 2 days before flagellar fraction sensitization in normal mice. These experiments suggested that the macrophage may have an important role in the early phases of infection particularly when nonspecific stimulation is associated with specific sensitization. A correlation betwen delayed hypersensitivity to parasite antigens and protection was observed.

Unsusceptibility of Biomphalaria occidentalis to infection with a strain of Schistosoma mansoni

Susceptibility experiments with 1582 specimens of Biomphalaria occidentalis, 3-6 mm in shell diameter, from 10 localities of the states of Mato Groso, Mato Grosso do Sul, Paraná and São Paulo, exposed individually to 5 miracidia of Schistosoma mansoni (SJ2 strain), gave negative results. B. tenagophila from Joinville (Santa Catarina) and Taubaté (São Paulo), used as controls, showed infection rates of 17.9% and 14.8%, respectively. Experiments with other strains of S. mansoni are in progress. If the present results are confirmed, expansion of schistosomiasis toward far-western Brazil through the agency of B. occidentalis becomes less probable.

Immunopathology of Schistosoma mansoni infection in rabbits: (A preliminary report)

Five rabbits infected with Schistosoma mansoni showed marked resistance, which resulted in low worm recovery and low egg production. Pathological changes appeared in liver and intestines as scattered foci of eosinophilic infiltration around immature eggs, with only occasional granulomatous formation. Antibodies to ovular and adult worm structures were demonstrated by immunofluorescence in the sera of rabbits prior to infection (natural antibodies) and specially following infection by S. mansoni. These findings point out to the peculiarities of the immunopathology of schistosomiasis in rabbits.

Host factors influencing outcome of Leishmania mexicana infection in mice

Studies were undertaken to determine the influence of several host-related parameters on the course of Leishmania mexicana mexicana infection in inbred C57B1/10 (C57) and outbred albino (OA) mice. An important influence of the following variables was demonstrated: Host strain: lesions in C57s were significantly less variable in size and outcome than those of OAs under the conditions studied and even when persistent developed at a slower rate. Host age: Subcutanous injection of 2 x 10 [raised to the power of 4] to 2 x 10 [raised to the power of 6] amastigotes into the dorsum of the rear paw produced significantly larger lesions which healed more slowly in 2 mo. old C57s than in 4 mo. old mice. Reduced healing ability was observed in older (8 mo. old) female C57s, and low mortality occurred after 15 months of age in infected mice of both sexes. Lesion site: Following amastigote infection, lesions in paws of most C57s regress within 15 - 25 wks. In contrast, perinasal legions produced with the same number of parasites tend to persist for the life of the animal as slowly spreading irregular nodules. In animals infected in both locations, each lesion site behaves similarly to that in singly infected animals of the same age, i.e. regression in the two sites is independent. Our results indicate that while host strain may strongly influence infection outcoem, such variables as lesion site and host age play important roles and may explain, in part, reported inter- and intraexperimental variability in responses of murine hosts to a given leishmanial parasite.