Molecular systematics of the Philippine malaria vector Anopheles flavirostris

Allozyme and molecular sequence data from the malaria vector Anopheles flavirostris (Ludlow) (Diptera: Culicidae) were analysed from 34 sites throughout the Philippines, including the type locality, to test the hypothesis that this taxon is a single panmictic species. A finer-scaled allozyme study, of mainly Luzon samples, revealed no fixed genetic differences in sympatric sites and only low levels of variation. We obtained data from partial sequences for the internal transcribed spacer 2 (ITS2) (483 bp), the third domain (D3) (330 bp) of the 28S ribosomal DNA subunit and cytochrome c oxidase subunit I (COI) of mitochondrial DNA (261 bp). No sequence variation was observed for ITS2, only a one base pair difference was observed between Philippine and Indonesian D3 sequences and An. flavirostris sequences were unique, confirming their diagnostic value for this taxon. Sixteen COI haplotypes were identified, giving 25 parsimony informative sites. Neighbour-Joining, Maximum Parsimony, Maximum Likelihood and Bayesian phylogenetic analysis of COI sequences for An. flavirostris and outgroup taxa revealed strong branch support for the monophyly of An. flavirostris, thus confirming that Philippine populations of this taxon comprise a single separate species within the Minimus Subgroup of the Funestus Group. Variation in the behaviour of An. flavirostris is likely to be intraspecific rather than interspecific in origin. © 2006 The Royal Entomological Society.

Genetic manipulation of Anopheles stephensi immunity to increase plasmodium falciparum salivary gland sporozoite infection levels

Human malaria is responsible for over 700,000 deaths a year. To stay abreast of the threat posed by the parasite, a constant stream of new drugs and vector control methods are required. This study focuses on a vaccine that has the potential to protect against parasite infection, but has been hindered by developmental challenges. In malaria prevention, live, attenuated, aseptic, Plasmodium falciparum sporozoites (PfSPZ) can be administered as a highly protective vaccine. PfSPZ are produced using adult female Anopheles stephensi mosquitoes as bioreactors. Production volume and cost of a PfSPZ vaccine for malaria are expected to be directly correlated with Plasmodium falciparum infection intensity in the salivary glands. The sporogonic development of Plasmodium falciparum in A. stephensi to fully infected salivary gland stage sporozoites is dictated by the activities of several known components of the mosquito’s innate immune system. Here I report on the use of genetic technologies that have been rarely, if ever, used in Anopheles stephensi Sda500 to increase the yield of sporozoites per mosquito and enhance vaccine production. By combining the Gal4/UAS bipartite system with in vivo expression of shRNA gene silencing, activity of the IMD signaling pathway downstream effector LRIM1, an antagonist to Plasmodium development, was reduced in the midgut, fat body, and salivary glands of A. stephensi. In infection studies using P. berghei and P. falciparum these transgenic mosquitoes consistently produced significantly more salivary gland stage sporozoites than wildtype controls, with increases in P. falciparum ranging from 2.5 to 10 fold. Using Plasmodium infection assays and qRT-PCR, two novel findings were identified. First, it was shown that 14 days post Plasmodium infection, transcript abundance of the IMD immune effector genes LRIM1, TEP1 and APL1c are elevated, in the salivary glands of A. stephensi, suggesting the salivary glands may play a role in post midgut defense against the parasite. Second, a non-pathogenic IMD signaling pathway response was observed which could suggest an alternative pathway for IMD activation. The information gained from these studies has significantly increased our knowledge of Plasmodium defense in A. stephensi and moreover could significantly improve vaccine production.

Anopheles darlingi polytene chromosomes: revised maps including newly described inversions and evidence for population structure in Manaus

Salivary gland polytene chromosomes of 4th instar Anopheles darlingi Root were examined from multiple locations in the Brazilian Amazon. Minor modifications were made to existing polytene photomaps. These included changes to the breakpoint positions of several previously described paracentric inversions and descriptions of four new paracentric inversions, two on the right arm of chromosome 3 and two on the left arm of chromosome 3 that were found in multiple locations. A total of 18 inversions on the X (n = 1) chromosome, chromosome 2 (n = 7) and 3 (n = 11) were scored for 83 individuals from Manaus, Macapá and Porto Velho municipalities. The frequency of 2Ra inversion karyotypes in Manaus shows significant deficiency of heterozygotes (p < 0.0009). No significant linkage disequilibrium was found between inversions on chromosome 2 and 3. We hypothesize that at least two sympatric subpopulations exist within the An. darlingi population at Manaus based on inversion frequencies.

The importance of mosquito behavioural adaptations to malaria control in Africa

Over the past decade the use of long-lasting insecticidal nets (LLINs), in combination with improved drug therapies, indoor residual spraying (IRS) and better health infrastructure, has helped reduce malaria in many African countries for the first time in a generation. However, insecticide resistance in the vector is an evolving threat to these gains. We review emerging and historical data on behavioural resistance in response to LLINs and IRS. Overall the current literature suggests behavioural and species changes may be emerging, but the data are sparse and, at times unconvincing. However, preliminary modelling has demonstrated that behavioural resistance could have significant impacts on the effectiveness of malaria control. We propose seven recommendations to improve understanding of resistance in malaria vectors. Determining the public health impact of physiological and behavioural insecticide resistance is an urgent priority if we are to maintain the significant gains made in reducing malaria morbidity and mortality.

The decline of northern malaria and population dynamics of Plamodium vivax

Europe was declared malaria free in 1975. The disappearance of malaria has traditionally been attributed to numerous deliberate actions like vector control, the screening of houses, more efficient medication etc. Malaria, however, disappeared from many countries like Finland before any counter measures had even started. The aim of this thesis is to study the population ecology of P. vivax and its interaction with the human host and the vector. By finding the factors that attributed to the extinction of vivax malaria it might be possible to improve the modern strategy against P. vivax. The parasite was studied with data from Finland, which provides the longest time series (1749-2008) of malaria statistics in the world. The malaria vectors, Anopheles messeae and A. beklemishevi are still common species in the country. The eradication of vivax malaria is difficult because the parasite has a dormant stage that can cause a relapse long after a primary infection. It was now shown that P. vivax is able to detect the presence of a potential vector. A dormant stage is triggered even from a bite of an uninfected Anopheles mosquito. This optimizes the chances for the Plasmodium to reach a mosquito vector for sexual reproduction. The longevity of the dormant stage could be shown to be at least nine years. The parasite spends several years in its human host and the behaviour of the human carrier had a profound impact on the decline of the disease in Finland. Malaria spring epidemics could be explained by a previous warm summer. Neither annual nor summer mean temperature had any impact on the long term malaria trend. Malaria disappeared slowly from Finland without mosquito control. The sociological change from extended families to nuclear families led to decreased household size. The decreased household size correlated strongly with the decline of malaria. That led to an increased isolation of the subpopulations of P. vivax. Their habitat consisted of the bedrooms in which human carriers slept together with the overwintering vectors. The isolation of the parasite ultimately led to the extinction of vivax malaria. Metapopulation models adapted to local conditions should therefore be implemented as a tool for settlement planning and socio-economic development and become an integrated part of the fight against malaria.

The decline of malaria in Finland – the impact of the vector and social variables

Background: Malaria was prevalent in Finland in the 18th century. It declined slowly without deliberate counter-measures and the last indigenous case was reported in 1954. In the present analysis of indigenous malaria in Finland, an effort was made to construct a data set on annual malaria cases of maximum temporal length to be able to evaluate the significance of different factors assumed to affect malaria trends. Methods: To analyse the long-term trend malaria statistics were collected from 1750–2008. During that time, malaria frequency decreased from about 20,000 – 50,000 per 1,000,000 people to less than 1 per 1,000,000 people. To assess the cause of the decline, a correlation analysis was performed between malaria frequency per million people and temperature data, animal husbandry, consolidation of land by redistribution and household size. Results: Anopheles messeae and Anopheles beklemishevi exist only as larvae in June and most of July. The females seek an overwintering place in August. Those that overwinter together with humans may act as vectors. They have to stay in their overwintering place from September to May because of the cold climate. The temperatures between June and July determine the number of malaria cases during the following transmission season. This did not, however, have an impact on the longterm trend of malaria. The change in animal husbandry and reclamation of wetlands may also be excluded as a possible cause for the decline of malaria. The long-term social changes, such as land consolidation and decreasing household size, showed a strong correlation with the decline of Plasmodium. Conclusion: The indigenous malaria in Finland faded out evenly in the whole country during 200 years with limited or no counter-measures or medication. It appears that malaria in Finland was basically a social disease and that malaria trends were strongly linked to changes in human behaviour. Decreasing household size caused fewer interactions between families and accordingly decreasing recolonization possibilities for Plasmodium. The permanent drop of the household size was the precondition for a permanent eradication of malaria.

Dirofilariasis (Dirofilaria immitis) canina en tres barrios del municipio de Granada, diciembre 2013- julio 2014

Con el objetivo de determinar la prevalencia de Dirofilariasis (gusano del corazón) en caninos, se llevó a cabo el presente estudio, analizando los vectores, las condiciones ambientales y los factores de manejo que permiten el desarrollo o ausencia de la enfermedad, en tres barrios (Brisas del Lago, Calle la Libertad y Villa Sultana) del municipio de Granada, así mismo la sintomatología clínica presente en casos positivos y su potencial zoonótico; en el periodo de diciembre 2013 – julio 2014. Para realizar este estudio se tomó una población de 108 perros, haciendo la toma de muestra por venopunción y procediendo a usar el kit de diagnóstico rápido (Heska Canine Heartworm antigen test kit), depositando en el tres gotas de sangre entera. Se obtuvo un caso positivo de una hembra canina de raza criolla de 18 meses de edad. Representando una baja prevalencia de 0.92% de Dirofilariasis, esto se ve influenciado por el uso de ivermectina que incide sobre las microfilarias. Se comprobó la presencia en Nicaragua de mosquitos vectores de esta parasitosis (Dirofilaria immitis): Culex spp, Anopheles spp, Aedes spp, Las características agroecológicas presentes en el municipio de Granada como la temperatura que oscilan en 27 a 27.5ºC, son propicias para la presencia de estos vectores (mosquitos y larvas), debido a que ellos requieren una temperatura por encima de los 14ºC para su desarrollo; al igual que la presencia de un clima cálido y fuentes de agua. El caso positivo no presentó sintomatología (tos crónica, falta de resistencia, ascitis, murmullos cardíacos, colapsos) que evidenciara la enfermedad, debido a que solo se presenta cuando el padecimiento está avanzado o hay gran carga parasitaria. Las principales alteraciones al hombre son: pequeños infartos y lesiones granulomatosas a nivel pulmonar, dolor de pecho, fiebre, tos/hemosptisis, mialgias, escalofríos y malestar. Al finalizar este estudio se llegó a la conclusión que existe la presencia de Dirofilariasis en el municipio de Granada con una baja prevalencia del 0.92%. Se identificó la existencia en Nicaragua de mosquitos vectores (Culex spp, Anopheles spp, Aedes spp.) de esta parasitosis. Determinándose que las condiciones ambientales (temperatura, humedad y agua) son propicias para el desarrollo de los vectores transmisores de esta enfermedad. En cuanto a la sintomatología clínica en el cánido fue ausente. Es una enfermedad de interés zoonótico, por la capacidad que tienen estos mosquitos de transmitir esta enfermedad al humano. Se recomienda la prevención de la enfermedad con un tratamiento a base de ivermectina a dosis mínimas toleradas por los collie, y en los casos positivos un protocolo de prednisolona e ivermectina. Para evitar la zoonosis lo ideal es mantener un control estricto de mosquitos vectores y así evitar la transmisión tanto a perros como a humanos.

中国明对虾病原检测新方法及酚氧化酶通路相关基因的研究

对虾病害在世界范围内肆虐，给水产养殖和沿海农村经济造成了重大损失。在水产养殖的实践中快速检测水产动物的病害并及时采取隔离等措施对于控制病害尤为重要，其中关键的环节就是快速检测出病害，并在对虾免疫机制上寻找对虾疾病防治的有效方法。研究表明当对虾等甲壳动物受到外界病原刺激时，极微量的微生物多糖就可以激活proPO系统。激活过程中涉及和产生一系列活性物质，如黑色素、酚氧化酶原激活因子（PPA）、模式识别蛋白（BGBP、PGBP、LGBP、LBP）及其膜上受体和A2巨球蛋白等，它们可通过多种方式参与防御反应，包括提供调理素，促进血细胞吞噬作用，形成结节或包囊以及介导凝集和凝固，产生杀菌物质并且黑色素化。黑色素常常在节肢动物的体表形成黑色斑点，形成的色素沉着对机体起到保护作用。所以，酚氧化酶原激活的级联反应是节肢动物免疫的关键因素。本论文研究开发了以环等温介导技术（LAMP）为基础的检测对虾白斑病毒（WSSV）和鳗弧菌（V. anguillarum）的快速检测方法。并从对虾对病害的免疫机制为切入点，从中国明对虾体内克隆了酚氧化酶原（PrpPO）和丝氨酸蛋白酶FcSP3这两个免疫系统中重要的基因，分析了它们的分子结构特征，组织分布及应答鳗弧菌病原刺激的表达变化模式。 建立的对虾常见病害对虾白班病毒（WSSV）和鳗弧菌（V. anguillarum）的LAMP检测方法，经过实验比对和Blast检索，发现本研究中使用的引物，比已经报导的LAMP方法或者PCR方法具有更宽的检测范围（更低的假阴性）。检测WSSV的LAMP方法使用病毒的VP28基因设计引物，而鳗弧菌的检测方法使用empA基因设计引物。在方法中，首次提出加入UNG酶和dUTP的措施来预防污染，在实际检测中非常有效。LAMP方法与PCR检测方法的灵敏性比较也进行了研究，二者灵敏性相当。 依据中国明对虾血液cDNA文库提供的部分片段信息，结合SMART-RACE技术，克隆了酚氧化酶原（PrpPO）基因，通过序列比对分析发现，PrpPO基因cDNA全长为3040 bp，其中开放阅读框2061 bp，编码686个氨基酸，其中推测的信号肽为12个氨基酸。推测的序列与斑节对虾（P. monodon）同源性为93%,与短钩对虾（P. semisulcatus.）同源性为92%。real time RT-PCR实验结果表明， ProPO在血细胞中的相对表达量最高，肝胰脏中表达量最低。弧菌刺激实验中注射弧菌，刺激了血细胞和淋巴器官中的ProPO mRNA显著增加，说明在血细胞和淋巴器官中存在快速反应的ProPO通路。而ProPO mRNA量在淋巴器官中在时间上早于血液中升至最高，说明该动物在在病原刚开始入侵的时候先有淋巴器官发挥主要的免疫作用，随着时间推移血细胞便变成主要的免疫器官。 根据中国明对虾肝胰脏cDNA文库提供EST信息，经过SMART-RACE克隆了一个丝氨酸蛋白酶FcSP3基因，通过序列比对分析发现，该丝氨酸蛋白酶基因cDNA全长为1622 bp，其中开放阅读框1431 bp，编码477个氨基酸，其中推测的信号肽为22个氨基酸。推测的序列与疟蚊的丝氨酸蛋白酶（A. gambiae）同源性为33%,与丽蝇蛹集金小蜂的酚氧化酶原激活因子（N. vitripennis）同源性为32%，与东北大黑鳃金龟的酚氧化酶原激活因子（H. diomphalia）同源性为34%。淋巴器官中PPAⅡ表达量约为血液中表达量的47560倍，肝胰脏中的FCSP3表达量为血细胞表达量的6226倍。鳗弧菌注射对虾后，淋巴器官中刺激组和对照组FcSP3的mRNA量在刺激后6小时显著降低，但是刺激组的表达量明显高于对照组。刺激组的血细胞与肝胰脏中FcSP3 mRNA的相对表达量增高。而病原刺激后的血液与肝胰脏中的FcSP3 mRNA的增长趋势也在时间上先与ProPO mRNA。这说明FcSP3对ProPO有正调控的作用，但这个调控有一个时间差，并且在不同组织中有不同的调控效率。

Metodologias de síntese de tetraoxanos com potencial utilização em química medicinal

Dissertação de Mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

PROTECÇÃO INDIVIDUAL À PICADA DE MOSQUITOS: Avaliação Laboratorial e no Campo do Efeito Repelente de Vestuário Tratado com Insecticidas ou Repelentes

RESUMO O controlo vectorial representa uma parte importante da estratégia global actual para a prevenção das principais doenças transmitidas por insectos, como a malária, a febre de dengue ou do West Nile. Uma das vertentes do controlo vectorial é aquela que se associa à protecção individual dos hospedeiros contra a picada de insectos. É no âmbito desta problemática que surge o estudo aqui apresentado. Este teve como um dos objectivos testar em laboratório a eficácia de três compostos diferentes (permetrina, DEET e citronela) contra a picada de mosquitos Anopheles stephensi Liston, 1901, quando aplicados a tecidos de algodão. Com base neste estudo laboratorial, seleccionaram-se os tecidos mais eficientes que foram testados no terreno, na área da Comporta, em ensaios simuladores de uma situação real. Os resultados foram complementados com alguns ensaios preliminares efectuados em laboratório com a espécie Culex theileri Teobald, 1903. Nos primeiros ensaios laboratoriais, tecidos impregnados com permetrina mostraram induzir uma repelência mais eficaz do que tecidos com DEET e citronela micro-encapsulados. O efeito de repelência dos tecidos com permetrina manteve-se, mesmo quando estes foram sujeitos a vários ciclos de lavagem. No entanto, os ensaios de repelência/protecção efectuados no campo demonstraram que a eficácia do tecido impregnado com permetrina é afectada pelo número de lavagens. Testes laboratoriais realizados com Cx. theileri, a espécie mais abundante da área da Comporta, apontam para que a discrepância observada entre os resultados das experiências laboratoriais e de campo possa estar associada a um comportamento diferencial das espécies envolvidas nos dois tipos de ensaio. Em conclusão, embora o uso de vestuário tratado com microcápsulas de repelentes seja um método promissor na protecção contra as picadas de insectos, este terá de beneficiar de algum investimento futuro para que possa vir a ser considerado uma estratégia válida no controlo vectorial a larga escala. Há que melhorar o modo de incorporação e apresentação do composto activo nos tecidos de modo a obter-se um efeito repelente mais efectivo e prolongado e a procura de repelentes naturais, indutores de menor toxicidade e mais repelência, deve ser continuada.

Epidemiologia da malária em Cabo Verde - Factores genéticos humanos e estrutura populacional do mosquito vector

A malária, doença parasitária complexa que resulta da interacção entre parasita, hospedeiros humano e vector, constitui um dos principais problemas de saúde a nível mundial. À semelhança de outras doenças parasitárias e infecciosas a malária tem um papel importante na evolução, tendo já sido demonstrado o papel da variação genética humana na resistência à infecção. Após quase meio século de controlo, a malária persiste na ilha de Santiago onde, apesar da baixa endemicidade, os indivíduos apresentam geralmente manifestações moderadas, são diagnosticadas infecções abaixo do nível detectável pela microscopia e o vector se encontra muito próximo da população supostamente susceptível, desconhecendo-se a frequência dos principais polimorfismos genéticos humanos mais relacionados com a doença e a estrutura populacional do mosquito vector. Os objectivos gerais de trabalho desta tese assentam 1) no estudo dos dois clássicos factores genéticos do hospedeiro humano relacionados com a malária, nomeadamente os afectos à anemia das células falciformes, à deficiência em G6PD e a análise dum provável envolvimento da PK e 2) na análise genética das populações do mosquito vector, tentando contribuir para a compreensão da epidemiologia da doença na Ilha, e para a escolha de medidas de controlo apropriadas. Os trabalhos incidiram na detecção do alelo responsável pela hemoglobina S, de polimorfismos no gene da G6PD e da PK em indivíduos não aparentados (Infectados e não Infectados) com análise da sua provável associação com a infecção e, ainda, na genotipagem de loci microssatélites de Anopheles arabiensis com recurso a técnicas baseadas na PCR. Relativamente à anemia falciforme, a frequência dos portadores do traço (indivíduos HbAS) e do alelo HbS foi 6% e 5%, respectivamente, e para as variantes da G6PD, 0,8% para G6PDA- e 0,0% para a G6PDMed, não tendo sido encontrado associação entre os genótipos desses dois factores e a presença de infecção. No que concerne ao gene PKLR não foi encontrada uma associação clara entre os polimorfismos analisados e o estado de infecção, mas foi detectado um acentuado desequilíbrio de linkage entre os loci, apenas nos Não Infectados, o que pode significar que essa região do gene, aparentemente conservada, tenha sido seleccionada por fornecer protecção contra a infecção e/ou doença. A diversidade genética das populações de A. arabiensis em onze loci microssatélites foi moderada com valores médio de He, variando de 0,481 a 0,522 e a Rs de 4 a 5. O valor da diferenciação genética baseado em 7 loci polimórficos foi baixo (FST=0,012; p<0,001) mas significativo, variando entre 0,001 e 0,023 entre os pares de populações. Não foram detectados os alelos de resistência associados ao gene Kdr. A baixa frequência dos alelos associados à G6PD (A- e Med) tem implicações importantes nas estratégias de controlo definidas pelo Programa Nacional de Luta contra o Paludismo (PNLP), uma vez que a primaquina pode continuar a ser administrada como complemento aos regimes terapêuticos, em caso de necessidade. A população de A. arabiensis em Santiago revelou-se relativamente homogénea e com uma estrutura reduzida o que pode, por um lado, representar uma desvantagem por permitir uma provável dispersão dos genes de resistência. Por outro lado, essa relativa homogeneidade poderá representar uma vantagem para a introdução de um programa de controlo baseado na libertação de mosquitos transgénicos.

Flaviviruses in mosquitoes from Southern Portugal, 2009-2010

Os flavivírus são vírus pertencentes à família Flaviviridae, género Flavivirus. Estes formam um grande grupo caraterizado pela sua ampla distribuição e diversidade genética. Os flavivírus são, na sua maioria, transmitidos por artrópodes vectores incluíndo agentes patogénicos para humanos e animais que podem potencialmente provocar grandes epidemias e causar elevadas taxas de mortalidade e morbidade. Nos últimos anos, tem-se registado uma grande expansão a nível da distribuição geográfica dos flavivirus e diversidade dos seus hospedeiros. O vírus do Nilo Ocidental tem sido continuamente detectado em toda a Europa recentemente, e também isolado de mosquitos colhidos no Sul de Portugal, onde já foram registados casos humanos e animais. O principal objectivo deste trabalho é o rastreio de flavivírus em mosquitos colhidos em duas regiões do Sul de Portugal, onde os mesmos foram anteriormente detectados. As colheitas de mosquitos foram realizadas em 24 locais em zonas húmidas nos districtos de Faro e Setúbal, através de armadilhas luminosas tipo CDC com CO2 e aspiradores mecânicos manuais para colheita de mosquitos em repouso em abrigos de animais. Os mosquitos colhidos foram agrupados por lotes contendo aproximadamente 50 espécimens cada, e rastreados para a presença de flavivírus por heminested RT-PCR, direccionado à amplificação de um pequeno fragmento do gene NS5 usando oligonucleótidos degenerados específicos para flavivírus. Entre Abril e Outubro de 2009 e 2010 foram colhidos no total 36273 mosquitos pertencentes às seguintes espécies: Anopheles algeriensis, An.atroparvus, Aedes berlandi, Ae.caspius, Ae.detritus, Coquillettidia richiardii, Culex laticinctus, Cx.pipiens, Cx.theileri, Cx.univittatus, Culiseta annulata, Cs.longiareolata, Cs.subochrea, e Uranotaenia unguiculata. As espécies mais abundantes foram Ae.caspius, Cx.theileri e Cx.pipiens, respectivamente. Contudo, as densidades de mosquitos foram variáveis de acordo com o método de colheita e área de amostragem. As densidades de mosquitos colhidos em 2010 foram quatro vezes superior às registadas no ano anterior. No total foram analisados 745 lotes dos quais 31% testaram positivos para a presença de sequências de flavivirus. As espécies que apresentaram taxas de positividade mais elevadas foram: An.algeriensis com uma Taxa Mínima de Infecção (TMI) de 56/1000 no Algarve em 2009, Cs.annulata TMI =22/1000 no Algarve em 2010, Cx.theileri e Cx.pipiens em Setúbal em 2010, TMI =20/1000. An. atroparvus, Ae. caspius, Ae. detritus e Cx. univittatus também produziram lotes positives. No geral, a positividade foi maior no Algarve. Análise das sequências virais obtidas revelou homologia das nossas sequências virais com sequências de referência de flavivírus específicos de mosquitos depositadas em bases de dados de acesso livre. A análise filogenética reflectiu a variabilidade genética dos flavivírus e revelou a relação genética das nossas sequências com as de outros flavivírus, especialmente os específicos de insectos. Tendo em consideração os anteriores isolamentos do vírus do Nilo Ocidental, o aumento acentuado nas densidades de mosquitos, o aumento de temperaturas que se tem vindo a registar, os casos recentes de transmissão de flavivírus por toda a Europa e o padrão desconhecido e imprevisível dos surtos destes vírus, os programas contínuos de vigilância epidemiológica têm-se revelado uma ferramenta indispensável para a Saúde Pública.

Interaction of malaria parasites with host late endocytic and autophagic pathways is essential for Plasmodium liver stage development

RESUMO: A Malária é causada por parasitas do género Plasmodium, sendo a doença parasitária mais fatal para o ser humano. Apesar de, durante o século passado, o desenvolvimento económico e a implementação de diversas medidas de controlo, tenham permitido erradicar a doença em muitos países, a Malária continua a ser um problema de saúde grave, em particular nos países em desenvolvimento. A Malária é transmitida através da picada de uma fêmea de mosquito do género Anopheles. Durante a picada, os esporozoítos são injetados na pele do hospedeiro, seguindo-se a fase hepática e obrigatória do ciclo de vida. No fígado, os esporozoítos infetam os hepatócitos onde se replicam, dentro de um vacúolo parasitário (VP) e de uma forma imunitária silenciosa, em centenas de merozoitos. Estas novas formas do parasita são as responsáveis por infetar os eritrócitos, iniciando a fase sanguínea da doença, onde se os primeiros sintomas se manifestam, tais como a característica febre cíclica. A fase hepática da doença é a menos estudada e compreendida. Mais ainda, as interações entre o VP e os organelos da células hospedeira estão ainda pouco caracterizados. Assim, neste estudo, as interações entre os organelos endocíticos e autofágicos da célula hospedeira e o VP foram dissecados, observando-se que os anfisomas, que são organelos resultantes da intersecção do dois processos de tráfego intracelular, interagem com o parasita. Descobrimos que a autofagia tem também uma importante função imunitária durante a fase hepática inicial, ao passo, que durante o desenvolvimento do parasita, já numa fase mais tardia, o parasita depende da interação com os endossomas tardios e anfisomas para crescer. Vesiculas de BSA, EGF e LC3, foram, também, observadas dentro do VP, sugerindo que os parasitas são capazes de internalizar material endocítico e autofágico do hospedeiro. Mais ainda, mostramos que esta interação depende da cinase PIKfyve, responsável pela conversão do fosfoinositidio-3-fosfato no fosfoinositidio-3,5-bifosfato, uma vez que inibindo esta cinase o parasita não é capaz de crescer normalmente. Finalmente, mostramos que a proteína TRPML1, uma proteína efetora do fosfoinositidio-3,5-bifosfato, e envolvida no processo de fusão das membranas dos organelos endocíticos e autofágicos, também é necessária para o crescimento do parasita. Desta forma, o nosso estudo sugere que a membrana do VP funde com vesiculas endocíticas e autofágicas tardias, de uma forma dependente do fositidio-3,5-bifosfato e do seu effetor TRPML1, permitindo a troca de material com a célula hospedeira. Concluindo, os nossos resultados evidenciam que o processo autofágico que ocorre na célula hospedeira tem um papel duplo durante a fase hepática da malaria. Enquanto numa fase inicial os hepatócitos usam o processo autofágico como forma de defesa contra o parasita, já durante a fase de replicação o VP funde com vesiculas autofágicas e endocíticas de forma a obter os nutrientes necessários ao seu desenvolvimento.--------- ABSTRACT: Malaria, which is caused by parasites of the genus Plasmodium, is the most deadly parasitic infection in humans. Although economic development and the implementation of control measures during the last century have erradicated the disease from many areas of the world, it remains a serious human health issue, particularly in developing countries. Malaria is transmitted by female mosquitoes of the genus Anopheles. During the mosquito blood meal, Plasmodium spp. sporozoites are injected into the skin dermis of the vertebrate host, followed by an obligatory liver stage. Upon entering the liver, Plasmodium parasites infect hepatocytes and silently replicate inside a host cell-derived parasitophorous vacuole (PV) into thousands of merozoites. These new parasite forms can infect red blood cells initiating the the blood stage of the disease which shows the characteristic febrile malaria episodes. The liver stage is the least characterized step of the malaria infection. Moreover, the interactions between the Plasmodium spp. PV and the host cell trafficking pathways are poorly understood. We dissected the interaction between Plasmodium parasites and the host cell endocytic and autophagic pathways and we found that both pathways intersect and interconnect in the close vicinity of the parasite PV, where amphisomes are formed and accumulate. Interestingly, we observed a clearance function for autophagy in hepatocytes infected with Plasmodium berghei parasites at early infection times, whereas during late liver stage development late endosomes and amphisomes are required for parasite growth. Moreover, we found the presence of internalized BSA, EGF and LC3 inside parasite vacuoles, suggesting that the parasites uptake endocytic and autophagic cargo. Furthermore, we showed that the interaction between the PV and host traffic pathways is dependent on the kinase PIKfyve, which converts the phosphoinositide PI(3)P into PI(3,5)P2, since PIKfyve inhibition caused a reduction in parasite growth. Finally, we showed that the PI(3,5)P2 effector protein TRPML1, which is involved in late endocytic and autophagic membrane fusion, is also required for parasite development. Thus, our studies suggest that the parasite parasitophorous vacuole membrane (PVM) is able to fuse with late endocytic and autophagic vesicles in a PI(3,5)P2- and TRPML1-dependent manner, allowing the exchange of material between the host cell and the parasites, necessary for the rapid development of the latter that is seen during the liver stage of infection. In conclusion, we present evidence supporting a specific and essential dual role of host autophagy during the course of Plasmodium liver infection. Whereas in the initial hours of infection the host cell uses autophagy as a cell survival mechanism to fight the infection, during the replicative phase the PV fuses with host autophagic and endocytic vesicles to obtain nutrients required for parasite growth.

the liver endoplasmic reticulum in malaria liver infection

Malaria, a disease caused by Plasmodium, represents a major health problem with a still disconcertingly high mortality rate (655 000 malaria deaths were estimated by the World Health Organization in 2012), mainly in Africa [1]. After a bite by an infected Anopheles mosquito occurs, Plasmodium sporozoites reach their target organ, the liver, within minutes. After traversing several hepatocytes, the parasite invades a final one and establishes a parasitophorous vacuole, where it replicates exponentially generating thousands of infective merozoites, the red blood cell infectious forms that are released in the blood stream. The liver stage is the first obligatory phase of malaria infection and, although no symptoms are associated with it, it is absolutely crucial to the establishment of a successful infection.(...)

A Natural Protective Mechanism Against Malaria

Malaria is an infectious disease of humans and other animals including birds, reptiles and most mammals. It is transmitted via the inoculation of Plasmodium sporozoites into the skin through the bite of an infected female Anopheles mosquito. Although every year, around 700.000 lives are perished, mainly children under the age of 3-5 years old, to Plasmodium infection this deadly parasite has a relatively low efficiency of transmission from mosquitoes into humans.(...)