A caracterização fenotípica de Plasmodium falciparum permite conhecer o padrão de sensibilidade do parasito às drogas antimaláricas utilizadas em países endêmicos. No presente estudo avaliamos fenotipicamente isolados clínicos de P. falciparum provenientes do Continente Africano e do Caribe. A sensibilidade à dihidroartemisinina (DHA: 4 - 1.000 nM), artesunato (AS: 0,1 - 100 nM), lumefantrina (LMF: 3,1 - 200 nM) e mefloquina (MFQ: 0,2 - 1.000 nM) foi investigada por meio de quatro técnicas: (a) ensaio de sensibilidade ex-vivo e in vitro, (b) ensaio de dormência, (c) ensaio de citometria de fluxo e (d) ensaio de sobrevivência do trofozoíto jovem (Ring Stage Survival Assay - RSA). Nos experimentos ex-vivo e in vitro, os IC50 estabelecidos foram 0,4 - 66,6 nM para DHA; 3,8 - 48,8 nM para LMF; 0,3 - 25,9 nM para AS e 2 - 439 nM para MFQ. No ensaio de dormência, esquizontes foram observados na amostra de referência NF54 de P. falciparum e na amostra clínica S-01/15 após pressão com 62,5 nM, 250 nM e 1.000 nM de DHA. O período de recuperação variou de 4 a 40 dias. Para LMF, houve maturação para o estágio de esquizonte no isolado de referência no sétimo e décimo segundo dia após a exposição a 66,6 nM e 200 nM da droga, respectivamente. Esquizontes foram visualizados no isolado clínico FS-08/15 de P. falciparum depois da pressão com 100 nM de AS, com recuperação de 0 a 28 dias, portanto sem apresentar dormência. Na citometria de fluxo, trofozoítos jovens viáveis de P. falciparum marcados com Rodamina 123 e DAPI foram observados nas máximas concentrações de DHA (1.000 nM) e LMF (200 nM). Finalmente no RSA, a taxa de crescimento (TC) e porcentagem de supervivência (PS) do isolado de referência foi 2,92 e 4,19%, respectivamente, frente a 700 nM de DHA. O mesmo isolado pressionado com 3.500 nM de LMF apresentou 3,6 de TC e 2,25% de PS. A avaliação microscópica dos ensaios de sensibilidade ex-vivo e in vitro subestima a resposta de P. falciparum à terapia combinada com artemisinina (ACT). Nossos resultados sugerem que a dormência, principal mecanismo de tolerância às artemisininas (ART), não aconteceria em todos os isolados clínicos de P. falciparum. A citometria de fluxo avaliou com acurácia a viabilidade parasitária. No presente estudo, pela primeira vez foi reportada a dormência de P. falciparum à LMF / The phenotypic characterization of Plasmodium falciparum is useful for the knowledge of parasite sensitivity against antimalarial used in endemic countries. In this study we evaluated the sensitivity of clinical isolates of P. falciparum from the African continent and the Caribbean. The sensitivity to dihydroartemisinin (DHA: 4 - 1,000nM), artesunate (AS: 0.1 - 100 nM), lumefantrine (LMF: 3.1 to 200 nM), and mefloquine (MFQ: 0.2 to 1,000 nM) was investigated through four techniques: (a) ex vivo and in vitro microtests, (b) dormancy assay, (c) flow cytometry assay and (d) survival assay using young trophozoites (Ring Stage Survival Assay - RSA). In the ex vivo and in vitro experiments, the IC50 was calculated and was 0.4 - 66.6 nM for DHA; 3.8 - 48.8 nM for LMF; 0.3 - 25.9 nM for AS and 2 - 439 nM for MFQ. According to dormancy assays, schizonts were observed in the P. falciparum reference isolate NF54 and in the clinical isolate S-01/15 after pressure with 62.5 nM, 250 nM and 1,000 nM DHA. The recovery period ranged from 4 to 40 days. For LMF was observed the growth to the schizont stage in NF54, in the days 7 e 12 after exposure to 66.6 nM and 200 nM of the drug, respectively. Schizonts were seen in the P. falciparum clinical isolate FS-08/15 after pressure with 100 nM of AS, right after incubation period, with no dormancy of trophozoites. In flow cytometry assays, viable young trophozoites of P. falciparum labeled with DAPI and Rhodamine 123 were observed at the maximum concentrations of DHA (1,000 nM) and LMF (200 nM). Finally in RSA, the growth rate (GR) and percentage of survival (PS) of the reference isolate was 2.92 and 4.19%, respectively, after pressure with 700 nM of DHA. The same isolate pressed with 3,500 nM of LMF presented GR of 3.6% and PS of 2.25%. In conclusion, microscopic evaluation of ex vivo and in vitro sensitivity tests underestimates the P. falciparum response to artemisinin-based combination therapy (ACT). Our results suggest that the dormancy, main mechanism of tolerance to artemisinin (ART), is not presented in all clinical isolates of P. falciparum. Flow cytometry was able to confirm the parasite viability accurately. In this study, for the first time the dormancy of P. falciparum after pressure with LMF was reported

A caracterização fenotípica de Plasmodium falciparum permite conhecer o padrão de sensibilidade do parasito às drogas antimaláricas utilizadas em países endêmicos. No presente estudo avaliamos fenotipicamente isolados clínicos de P. falciparum provenientes do Continente Africano e do Caribe. A sensibilidade à dihidroartemisinina (DHA: 4 - 1.000 nM), artesunato (AS: 0,1 - 100 nM), lumefantrina (LMF: 3,1 - 200 nM) e mefloquina (MFQ: 0,2 - 1.000 nM) foi investigada por meio de quatro técnicas: (a) ensaio de sensibilidade ex-vivo e in vitro, (b) ensaio de dormência, (c) ensaio de citometria de fluxo e (d) ensaio de sobrevivência do trofozoíto jovem (Ring Stage Survival Assay - RSA). Nos experimentos ex-vivo e in vitro, os IC50 estabelecidos foram 0,4 - 66,6 nM para DHA; 3,8 - 48,8 nM para LMF; 0,3 - 25,9 nM para AS e 2 - 439 nM para MFQ. No ensaio de dormência, esquizontes foram observados na amostra de referência NF54 de P. falciparum e na amostra clínica S-01/15 após pressão com 62,5 nM, 250 nM e 1.000 nM de DHA. O período de recuperação variou de 4 a 40 dias. Para LMF, houve maturação para o estágio de esquizonte no isolado de referência no sétimo e décimo segundo dia após a exposição a 66,6 nM e 200 nM da droga, respectivamente. Esquizontes foram visualizados no isolado clínico FS-08/15 de P. falciparum depois da pressão com 100 nM de AS, com recuperação de 0 a 28 dias, portanto sem apresentar dormência. Na citometria de fluxo, trofozoítos jovens viáveis de P. falciparum marcados com Rodamina 123 e DAPI foram observados nas máximas concentrações de DHA (1.000 nM) e LMF (200 nM). Finalmente no RSA, a taxa de crescimento (TC) e porcentagem de supervivência (PS) do isolado de referência foi 2,92 e 4,19%, respectivamente, frente a 700 nM de DHA. O mesmo isolado pressionado com 3.500 nM de LMF apresentou 3,6 de TC e 2,25% de PS. A avaliação microscópica dos ensaios de sensibilidade ex-vivo e in vitro subestima a resposta de P. falciparum à terapia combinada com artemisinina (ACT). Nossos resultados sugerem que a dormência, principal mecanismo de tolerância às artemisininas (ART), não aconteceria em todos os isolados clínicos de P. falciparum. A citometria de fluxo avaliou com acurácia a viabilidade parasitária. No presente estudo, pela primeira vez foi reportada a dormência de P. falciparum à LMF / The phenotypic characterization of Plasmodium falciparum is useful for the knowledge of parasite sensitivity against antimalarial used in endemic countries. In this study we evaluated the sensitivity of clinical isolates of P. falciparum from the African continent and the Caribbean. The sensitivity to dihydroartemisinin (DHA: 4 - 1,000nM), artesunate (AS: 0.1 - 100 nM), lumefantrine (LMF: 3.1 to 200 nM), and mefloquine (MFQ: 0.2 to 1,000 nM) was investigated through four techniques: (a) ex vivo and in vitro microtests, (b) dormancy assay, (c) flow cytometry assay and (d) survival assay using young trophozoites (Ring Stage Survival Assay - RSA). In the ex vivo and in vitro experiments, the IC50 was calculated and was 0.4 - 66.6 nM for DHA; 3.8 - 48.8 nM for LMF; 0.3 - 25.9 nM for AS and 2 - 439 nM for MFQ. According to dormancy assays, schizonts were observed in the P. falciparum reference isolate NF54 and in the clinical isolate S-01/15 after pressure with 62.5 nM, 250 nM and 1,000 nM DHA. The recovery period ranged from 4 to 40 days. For LMF was observed the growth to the schizont stage in NF54, in the days 7 e 12 after exposure to 66.6 nM and 200 nM of the drug, respectively. Schizonts were seen in the P. falciparum clinical isolate FS-08/15 after pressure with 100 nM of AS, right after incubation period, with no dormancy of trophozoites. In flow cytometry assays, viable young trophozoites of P. falciparum labeled with DAPI and Rhodamine 123 were observed at the maximum concentrations of DHA (1,000 nM) and LMF (200 nM). Finally in RSA, the growth rate (GR) and percentage of survival (PS) of the reference isolate was 2.92 and 4.19%, respectively, after pressure with 700 nM of DHA. The same isolate pressed with 3,500 nM of LMF presented GR of 3.6% and PS of 2.25%. In conclusion, microscopic evaluation of ex vivo and in vitro sensitivity tests underestimates the P. falciparum response to artemisinin-based combination therapy (ACT). Our results suggest that the dormancy, main mechanism of tolerance to artemisinin (ART), is not presented in all clinical isolates of P. falciparum. Flow cytometry was able to confirm the parasite viability accurately. In this study, for the first time the dormancy of P. falciparum after pressure with LMF was reported