Infeções Herpéticas

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

AgriSense: Multichannel disposable sensors for animal health disease diagnostics

Rapid and sensitive detection of viral infections associated with Bovine Respiratory Disease (BRD) in live animals is recognized as key to minimizing the impact of this disease. ELISA-based testing is limited as it typically relies on the detection of a single viral antibody subtype within an individual test sample and testing is relatively slow and expensive. We have recently initiated a new project entitled AgriSense to develop a novel low-cost and label-free, integrated bimodal electronic biosensor system for BRD. The biosensor system will consist of an integrated multichannel thin-film-transistor biosensor and an electrochemical impedance spectroscopy biosensor, interfaced with PDMS-based microfluidic sample delivery channels. By using both sensors in tandem, nonspecific binding biomolecules must have the same mass to charge ratio as the target analyte to elicit equivalent responses from both sensors. The system will target simultaneous multiplexed sensing of the four primary viral agents involved in the development of BRD: bovine herpesvirus-1 (BHV-1), bovine parainfluenza virus-3 (BPIV-3), bovine respiratory syncytial virus (BRSV), and bovine viral diarrhea (BVD). Optimized experimental conditions derived through model antigen-antibody studies will be applied to the detection of serological markers of BRD-related infections based on IgG interaction with a panel of sensor-immobilized viral proteins. This rapid, “cowside” multiplex sensor capability presents a major step forward in disease diagnosis, helping to ensure the integrity of the agri-food supply chain by reducing the risk of disease spread during animal movement and transport.

Immune system's role in viral encephalitis.

Viral infections can be a major thread for the central nervous system (CNS), therefore, the immune system must be able to mount a highly proportionate immune response, not too weak, which would allow the virus to proliferate, but not too strong either, to avoid collateral damages. Here, we aim at reviewing the immunological mechanisms involved in the host defense in viral CNS infections. First, we review the specificities of the innate as well as the adaptive immune responses in the CNS, using several examples of various viral encephalitis. Then, we focus on three different modes of interactions between viruses and immune responses, namely human Herpes virus-1 encephalitis with the defect in innate immune response which favors this disease; JC virus-caused progressive multifocal leukoencephalopathy and the crucial role of adaptive immune response in this example; and finally, HIV infection with the accompanying low grade chronic inflammation in the CNS in some patients, which may be an explanation for the presence of cognitive disorders, even in some well-treated HIV-infected patients. We also emphasize that, although the immune response is generally associated with viral replication control and limited cellular death, an exaggerated inflammatory reaction can lead to tissue damage and can be detrimental for the host, a feature of the immune reconstitution inflammatory syndrome (IRIS). We will briefly address the indication of steroids in this situation.

BTLA mediates inhibition of human tumor-specific CD8+ T cells that can be partially reversed by vaccination.

The function of antigen-specific CD8+ T cells, which may protect against both infectious and malignant diseases, can be impaired by ligation of their inhibitory receptors, which include CTL-associated protein 4 (CTLA-4) and programmed cell death 1 (PD-1). Recently, B and T lymphocyte attenuator (BTLA) was identified as a novel inhibitory receptor with structural and functional similarities to CTLA-4 and PD-1. BTLA triggering leads to decreased antimicrobial and autoimmune T cell responses in mice, but its functions in humans are largely unknown. Here we have demonstrated that as human viral antigen-specific CD8+ T cells differentiated from naive to effector cells, their surface expression of BTLA was gradually downregulated. In marked contrast, human melanoma tumor antigen-specific effector CD8+ T cells persistently expressed high levels of BTLA in vivo and remained susceptible to functional inhibition by its ligand herpes virus entry mediator (HVEM). Such persistence of BTLA expression was also found in tumor antigen-specific CD8+ T cells from melanoma patients with spontaneous antitumor immune responses and after conventional peptide vaccination. Remarkably, addition of CpG oligodeoxynucleotides to the vaccine formulation led to progressive downregulation of BTLA in vivo and consequent resistance to BTLA-HVEM-mediated inhibition. Thus, BTLA activation inhibits the function of human CD8+ cancer-specific T cells, and appropriate immunotherapy may partially overcome this inhibition.

Étude des voies d’apprêtement des antigènes viraux menant à la présentation antigénique par les CMH de classe I

Le contrôle immunitaire des infections virales est effectué, en grande partie, par les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Pour y parvenir, les lymphocytes T CD8+ doivent être en mesure de reconnaître les cellules infectées et de les éliminer. Cette reconnaissance des cellules infectées s’effectue par l’interaction du récepteur T (TCR) des lymphocytes T CD8+ et des peptides viraux associés au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface des cellules hôtes. Cette interaction constitue l’élément déclencheur permettant l’élimination de la cellule infectée. On comprend donc toute l’importance des mécanismes cellulaires menant à la génération des peptides antigéniques à partir des protéines virales produites au cours d’une infection. La vision traditionnelle de cet apprêtement protéique menant à la présentation d’antigènes par les molécules du CMH propose deux voies cataboliques distinctes. En effet, il est largement admis que les antigènes endogènes sont apprêtés par la voie dite ‘‘classique’’ de présentation antigénique par les CMH de classe I. Cette voie implique la dégradation des antigènes intracellulaires par le protéasome dans le cytoplasme, le transport des peptides résultant de cette dégradation à l’intérieur du réticulum endoplasmique, leur chargement sur les molécules du CMH de classe I et finalement le transport des complexes peptide-CMH à la surface de la cellule où ils pourront activer les lymphocytes T CD8+. Dans la seconde voie impliquant des antigènes exogènes, le dogme veut que ceux-ci soient apprêtés par les protéases du compartiment endovacuolaire. Les peptides ainsi générés sont directement chargés sur les molécules de CMH de classe II à l’intérieur de ce compartiment. Par la suite, des mécanismes de recyclage vésiculaire assurent le transport des complexes peptide-CMH de classe II à la surface de la cellule afin de stimuler les lymphocytes T CD4+. Cependant, cette stricte ségrégation des voies d’apprêtement antigénique a été durement éprouvée par la capacité des cellules présentatrices d’antigènes à effectuer l’apprêtement d’antigènes exogènes et permettre leur présentation sur des molécules de CMH de classe I. De plus, l’identification récente de peptides d’origine intracellulaire associés à des molécules de CMH de classe II a clairement indiqué la présence d’interactions entre les deux voies d’apprêtement antigénique permettant de transgresser le dogme préalablement établi. L’objectif du travail présenté ici était de caractériser les voies d’apprêtement antigénique menant à la présentation d’antigènes viraux par les molécules du CMH de classe I lors d’une infection par le virus de l’Herpès simplex de type I (HSV-1). Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons une nouvelle voie d’apprêtement antigénique résultant de la formation d’autophagosomes dans les cellules infectées. Cette nouvelle voie permet le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire dégradatif dans la phase tardive de l’infection par le virus HSV-1. Cette mise en branle d’une seconde voie d’apprêtement antigénique permet d’augmenter le niveau de présentation de la glycoprotéine B (gB) virale utilisée comme modèle dans cette étude. De plus, nos résultats décrivent la formation d’une nouvelle forme d’autophagosomes dérivés de l’enveloppe nucléaire en réponse à l’infection par le virus HSV-1. Ces nouveaux autophagosomes permettent le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire lytique, action également assurée par les autophagosomes dits classiques. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous utilisons l’infection par le virus HSV-1 et la production de la gB qui en résulte pour étudier le trafic membranaire permettant le transfert de la gB vers un compartiment vacuolaire dégradatif. Nos résultats mettent en valeur l’importance du réticulum endoplasmique, et des compartiments autophagiques qui en dérivent, dans ces mécanismes de transfert antigénique permettant d’amplifier la présentation antigénique de la protéine virale gB sur des CMH de classe I via une voie vacuolaire. L’ensemble de nos résultats démontrent également une étroite collaboration entre la voie classique de présentation antigénique par les CMH de classe I et la voie vacuolaire soulignant, encore une fois, la présence d’interaction entre les deux voies.

Importance des protéines cellulaires incorporées dans les virions matures d’HSV-1

Pour compléter leur cycle de vie, les virus interagissent avec de nombreux facteurs de la cellule-hôte. Le virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1) ne fait pas exception. Une récente étude protéomique du virus effectuée par notre laboratoire a permis d’identifier 49protéines cellulaires potentiellement incorporées dans les virions matures d’HSV-1 [1]. Étant donné que certaines de ces protéines peuvent jouer des rôles importants au cours du cycle de vie du virus, elles constituent des cibles de choix pour identifier et caractériser de nouvelles interactions hôte-pathogène dans le contexte d’HSV-1. D’ailleurs le laboratoire a été effectué un criblage aux petits ARN d’interférence qui a démontré qu'au moins 15 des protéines incorporées sont impliqués dans le cycle de réplication de HSV-1 en culture cellulaire (Annexe 1). Des nombreuses études rapportent l'incorporation des protéines de l'hôte dans les virions matures mais très peu abordent l'importance de la fraction des protéines cellulaires incorporée dans les virions pour le cycle virale. Pour vérifier ça, nous avons déplété ces protéines des virions matures extracellulaires en utilisant des petits ARN d’interférence. Par la suite, nous avons utilisé ces virus déplétés pour réinfecter des cellules déplétées ou normales. Cette méthode nous a permis d'identifier pour la première fois 8 protéines (DDX3X, HSPA8, KRT10, MIF, Rab5A, Rab6A, Rab10 et 14-3-3ζ) dont l'absence dans les virions réduit la production virale d'au moins 50%. Pour mieux comprendre à quelle étape du cycle viral ces protéines sont nécessaires, nous avons aussi quantifié les virus intracellulaires, produits des cellules déplétées individuellement des quinze protéines cellulaires. Ainsi, nous avons trouvé que dans nos conditions 7 de ces 8 protéines cellulaires (DDX3X, HSPA8, KRT10, MIF, Rab5A, Rab6A et Rab10) semblent impliquées dans la production des virus intracellulaires, ce qui nous a stimulés à débuter une série de tests plus approfondis de l’entrée d’HSV-1. Les résultats préliminaires, démontrent l’implication dans l’entrée d’HSV-1 d’au moins 3 à 4 de ces protéines (HSPA8, KRT10, Rab5A et Rab10).

Molecular characterization of the contribution of autophagy to antigen presentation using quantitative proteomics

L’autophagie est une voie hautement conservée de dégradation lysosomale des constituants cellulaires qui est essentiel à l’homéostasie cellulaire et contribue à l’apprêtement et à la présentation des antigènes. Les rôles relativement récents de l'autophagie dans l'immunité innée et acquise sous-tendent de nouveaux paradigmes immunologiques pouvant faciliter le développement de nouvelles thérapies où la dérégulation de l’autophagie est associée à des maladies auto-immunes. Cependant, l'étude in vivo de la réponse autophagique est difficile en raison du nombre limité de méthodes d'analyse pouvant fournir une définition dynamique des protéines clés impliquées dans cette voie. En conséquence, nous avons développé un programme de recherche en protéomique intégrée afin d’identifier et de quantifier les proteines associées à l'autophagie et de déterminer les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l’autophagosome dans la présentation antigénique en utilisant une approche de biologie des systèmes. Pour étudier comment l'autophagie et la présentation antigénique sont activement régulés dans les macrophages, nous avons d'abord procédé à une étude protéomique à grande échelle sous différentes conditions connues pour stimuler l'autophagie, tels l’activation par les cytokines et l’infection virale. La cytokine tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires qui intervient dans les réactions locales et systémiques afin de développer une réponse immune adaptative. La protéomique quantitative d'extraits membranaires de macrophages contrôles et stimulés avec le TNF-alpha a révélé que l'activation des macrophages a entrainé la dégradation de protéines mitochondriales et des changements d’abondance de plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire et la réponse immunitaire. Nous avons constaté que la dégradation des protéines mitochondriales était sous le contrôle de la voie ATG5, et était spécifique au TNF-alpha. En outre, l’utilisation d’un nouveau système de présentation antigènique, nous a permi de constater que l'induction de la mitophagie par le TNF-alpha a entrainée l’apprêtement et la présentation d’antigènes mitochondriaux par des molécules du CMH de classe I, contribuant ainsi la variation du répertoire immunopeptidomique à la surface cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle insoupçonné du TNF-alpha dans la mitophagie et permet une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la présentation d’auto-antigènes par les molécules du CMH de classe I. Une interaction complexe existe également entre infection virale et l'autophagie. Récemment, notre laboratoire a fourni une première preuve suggérant que la macroautophagie peut contribuer à la présentation de protéines virales par les molécules du CMH de classe I lors de l’infection virale par l'herpès simplex virus de type 1 (HSV-1). Le virus HSV1 fait parti des virus humains les plus complexes et les plus répandues. Bien que la composition des particules virales a été étudiée précédemment, on connaît moins bien l'expression de l'ensemble du protéome viral lors de l’infection des cellules hôtes. Afin de caractériser les changements dynamiques de l’expression des protéines virales lors de l’infection, nous avons analysé par LC-MS/MS le protéome du HSV1 dans les macrophages infectés. Ces analyses nous ont permis d’identifier un total de 67 protéines virales structurales et non structurales (82% du protéome HSV1) en utilisant le spectromètre de masse LTQ-Orbitrap. Nous avons également identifié 90 nouveaux sites de phosphorylation et de dix nouveaux sites d’ubiquitylation sur différentes protéines virales. Suite à l’ubiquitylation, les protéines virales peuvent se localiser au noyau ou participer à des événements de fusion avec la membrane nucléaire, suggérant ainsi que cette modification pourrait influer le trafic vésiculaire des protéines virales. Le traitement avec des inhibiteurs de la réplication de l'ADN induit des changements sur l'abondance et la modification des protéines virales, mettant en évidence l'interdépendance des protéines virales au cours du cycle de vie du virus. Compte tenu de l'importance de la dynamique d'expression, de l’ubiquitylation et la phosphorylation sur la fonction des proteines virales, ces résultats ouvriront la voie vers de nouvelles études sur la biologie des virus de l'herpès. Fait intéressant, l'infection HSV1 dans les macrophages déclenche une nouvelle forme d'autophagie qui diffère remarquablement de la macroautophagie. Ce processus, appelé autophagie associée à l’enveloppe nucléaire (nuclear envelope derived autophagy, NEDA), conduit à la formation de vésicules membranaires contenant 4 couches lipidiques provenant de l'enveloppe nucléaire où on retrouve une grande proportion de certaines protéines virales, telle la glycoprotéine B. Les mécanismes régissant NEDA et leur importance lors de l’infection virale sont encore méconnus. En utilisant un essai de présentation antigénique, nous avons pu montrer que la voie NEDA est indépendante d’ATG5 et participe à l’apprêtement et la présentation d’antigènes viraux par le CMH de classe I. Pour comprendre l'implication de NEDA dans la présentation des antigènes, il est essentiel de caractériser le protéome des autophagosomes isolés à partir de macrophages infectés par HSV1. Aussi, nous avons développé une nouvelle approche de fractionnement basé sur l’isolation de lysosomes chargés de billes de latex, nous permettant ainsi d’obtenir des extraits cellulaires enrichis en autophagosomes. Le transfert des antigènes HSV1 dans les autophagosomes a été determine par protéomique quantitative. Les protéines provenant de l’enveloppe nucléaire ont été préférentiellement transférées dans les autophagosome lors de l'infection des macrophages par le HSV1. Les analyses protéomiques d’autophagosomes impliquant NEDA ou la macroautophagie ont permis de decouvrir des mécanismes jouant un rôle clé dans l’immunodominance de la glycoprotéine B lors de l'infection HSV1. Ces analyses ont également révélées que diverses voies autophagiques peuvent être induites pour favoriser la capture sélective de protéines virales, façonnant de façon dynamique la nature de la réponse immunitaire lors d'une infection. En conclusion, l'application des méthodes de protéomique quantitative a joué un rôle clé dans l'identification et la quantification des protéines ayant des rôles importants dans la régulation de l'autophagie chez les macrophages, et nous a permis d'identifier les changements qui se produisent lors de la formation des autophagosomes lors de maladies inflammatoires ou d’infection virale. En outre, notre approche de biologie des systèmes, qui combine la protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse avec des essais fonctionnels tels la présentation antigénique, nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l'autophagie lors de la présentation antigénique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de réduire les effets nuisibles de l'immunodominance suite à l'infection virale ou lors du développement du cancer en mettant en place une réponse immunitaire appropriée.

The putative role of viruses, bacteria, and chronic fungal biotoxin exposure in the genesis of intractable fatigue accompanied by cognitive and physical disability

Patients who present with severe intractable apparently idiopathic fatigue accompanied by profound physical and or cognitive disability present a significant therapeutic challenge. The effect of psychological counseling is limited, with significant but very slight improvements in psychometric measures of fatigue and disability but no improvement on scientific measures of physical impairment compared to controls. Similarly, exercise regimes either produce significant, but practically unimportant, benefit or provoke symptom exacerbation. Many such patients are afforded the exclusionary, non-specific diagnosis of chronic fatigue syndrome if rudimentary testing fails to discover the cause of their symptoms. More sophisticated investigations often reveal the presence of a range of pathogens capable of establishing life-long infections with sophisticated immune evasion strategies, including Parvoviruses, HHV6, variants of Epstein-Barr, Cytomegalovirus, Mycoplasma, and Borrelia burgdorferi. Other patients have a history of chronic fungal or other biotoxin exposure. Herein, we explain the epigenetic factors that may render such individuals susceptible to the chronic pathology induced by such agents, how such agents induce pathology, and, indeed, how such pathology can persist and even amplify even when infections have cleared or when biotoxin exposure has ceased. The presence of active, reactivated, or even latent Herpes virus could be a potential source of intractable fatigue accompanied by profound physical and or cognitive disability in some patients, and the same may be true of persistent Parvovirus B12 and mycoplasma infection. A history of chronic mold exposure is a feasible explanation for such symptoms, as is the presence of B. burgdorferi. The complex tropism, life cycles, genetic variability, and low titer of many of these pathogens makes their detection in blood a challenge. Examination of lymphoid tissue or CSF in such circumstances may be warranted.

Ocorrência de leucose enzoótica bovina na microrregião da Serra de Botucatu

The aim of this study was characterize the positivity of the bovine leukosis virus in the Microregion of the Serra de Botucatu. Sera from 1193 bovine from 65 properties of the Microregion of the Serra de Botucatu were evaluated throught ELISA test. All the evaluated animals were adult and 16 of them only were male; 85.5% were crossbred, 6.45% Nellore and 8% dutch. of the analyzed samples, 618 sera had resulted positive to the test. In only one flock it was not found seroreagents animals, the regional positivity was 52% (the seropositivity in the properties varied of 10% to 67%), the higher the percentage of positivity was in the animals of the dutch race (94.7%), followed for the crossbred (43.7%). The high percentage of positivity of the disease in our region is distinguished.

Antiviral activities of plants occurring in the state of Minas Gerais, Brazil: Part 2. Screening Bignoniaceae species

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Herpesvirus infection with severe lymphoid necrosis affecting a beaked whale stranded in the Canary Islands

This report describes the pathologic findings in a single, adult female Cuvier's beaked whale Ziphius cavirostris stranded in the Canary Islands. The study indicated that this whale died with a severe, systemic, herpesviral infection and clearly exhibited lesions different from those of the fat and gas embolic syndrome described in beaked whale mass strandings associated with sonar exposure. This is the first report of a cetacean alphaherpesvirus infection of the lymphoid system in a beaked whale.

Apoptose em otorrinolaringologia e cabeça e pescoço

This paper intend to review recent advances in our understanding of programmed cell death, or apoptosis, and discuss implications of these basic science advances in the development of causes and potential treatments of a variety of diseases of the head and neck. Conclusions: apoptosis is now understood to be important in the normal development and survival of all multicellular organism. Deregulation of this normally tighly controlled process underlies a variety of disease states, including neoplasia, autoimmune disease, and disorders of the central nervous system. A better understanding of this process and regulation may help otolaryngologists better understand diseases relevant to this specialty and will lead to improved therapeutic interventions.

Antiviral activity of plants occurring in the state of minas gerais (Brazil): Part III

A total of 24 extracts from 14 plant species collected at the state of Minas Gerais, Brazil, and belonging to five botanical families (Annonaceae, Apocynaceae, Ochnaceae, Polygonaceae and Vitaceae) was screened for cytotoxicity in cultured Vero cells and for antiviral activity against human herpes virus type 1 (HSV-1), vaccinia virus (VACV) and murine encephalomyocarditis virus (EMCV). The highest cytotoxicity (CC 50 < 10 μg/mL) was observed for the ethanol extracts from Annona coriacea fruits and seeds. Extracts from Hancornia speciosa, Ouratea castaneafolia and O. semisrrata were the only ones that have shown activity against all the three viruses assayed. Extracts from Polygonum spectabile, Hancornia speciosa, Himatanthus phagedaenica, Ouratea spectabilis and O. semiserrata were the most active against HSV-1 (EC 50 < 50 mg/mL), with favorable SI values (8.0 to 10.0). Hancornia speciosa and Anaxagorea dolichocarpa were the most active against EMCV (EC 50 50 - 100 μg/mL), with reasonable SI values (5.2 to 6.1), while moderate to low activity (EC 50 > 100 μg/mL) was observed for Ouratea spectabilis and O. semiserrata. A total of 7 plant species, Ouratea semiserrata, O. spectabilis, O. castanaeafolia, Rollinia laurifolia, Cissus erosa, Polygonum spectabile, and Hancornia speciosa, were active against VACV, disclosing EC50 < 50 μg/mL and SI values ranging from 6.6 to 67.3. In total, 10 out of the 14 species were selected from a literature survey on plants used to treat viral diseases in Brazil; these species were responsible for 70% of the positive results.

First defection of the equine herpesvirus 1 neuropathogenic variant in Brazil

This report describes the first detection of an equine herpesvirus 1 (EHV-1) neuropathogenic variant (G 2254/D 752) in Brazil from a case of fatal equine herpesvirus myeloencephalopathy (EHM) in a mare. The results of nucleotide sequencing of the EHV-1 ORF30 gene showed that two other Brazilian EHV-1 isolates from EHM cases are representatives of the non-neuropathogenic variant (A 2254/N 752), suggesting that other unidentified factors are probably also involved in the neuropathogenicity of EHV-1 in horses. These findings will contribute to the epidemiological knowledge of EHV-1 infection in Brazil.

Influência do herpesvirus bovino tipo 5 no semen congelado de bovino sobre os parâmetros espermáticos e desenvolvimento embrionário in vitro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)