京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22039号 / 医博第4524号 / 新制||医||1038(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 濵﨑 洋子, 教授 武藤 学, 教授 妹尾 浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Yes / ABSTRACT Entry inhibitors represent a potent class of antiretroviral drugs that target a host cell protein, CCR5, an HIV-1 entry coreceptor, and not viral protein. Lack of sensitivity can occur due to preexisting virus that uses the CXCR4 coreceptor, while true resistance occurs through viral adaptation to use a drug-bound CCR5 coreceptor. To understand this R5 resistance pathway, we analyzed >500 envelope protein sequences and phenotypes from viruses of 20 patients from the clinical trials MOTIVATE 1 and 2, in which treatment-experienced patients received maraviroc plus optimized background therapy. The resistant viral population was phylogenetically distinct and associated with a genetic bottleneck in each patient, consistent with de novo emergence of resistance. Recombination analysis showed that the C2-V3-C3 region tends to genotypically correspond to the recombinant’s phenotype, indicating its primary importance in conferring resistance. Between patients, there was a notable lack of commonality in the specific sites conferring resistance, confirming the unusual nature of R5-tropic resistance. We used coevolutionary and positive-selection analyses to characterize the genotypic determinants of resistance and found that (i) there are complicated covariation networks, indicating frequent coevolutionary/compensatory changes in the context of protein structure; (ii) covarying sites under positive selection are enriched in resistant viruses; (iii) CD4 binding sites form part of a unique covariation network independent of the V3 loop; and (iv) the covariation network formed between the V3 loop and other regions of gp120 and gp41 intersects sites involved in glycosylation and protein secretion. These results demonstrate that while envelope sequence mutations are the key to conferring maraviroc resistance, the specific changes involved are context dependent and thus inherently unpredictable. IMPORTANCE The entry inhibitor drug maraviroc makes the cell coreceptor CCR5 unavailable for use by HIV-1 and is now used in combination antiretroviral therapy. Treatment failure with drug-resistant virus is particularly interesting because it tends to be rare, with lack of sensitivity usually associated with the presence of CXCR4-using virus (CXCR4 is the main alternative coreceptor HIV-1 uses, in addition to CD4). We analyzed envelope sequences from HIV-1, obtained from 20 patients who enrolled in maraviroc clinical trials and experienced treatment failure, without detection of CXCR4-using virus. Evolutionary analysis was employed to identify molecular changes that confer maraviroc resistance. We found that in these individuals, resistant viruses form a distinct population that evolved once and was successful as a result of drug pressure. Further evolutionary analysis placed the complex network of interdependent mutational changes into functional groups that help explain the impediments to the emergence of maraviroc-associated R5 drug resistance. / X.J. was supported by Medical Research Council (G1001806/1) and Wellcome Trust (097820/Z/11/A) funding and F.F. by a Biotechnology and Biological Sciences Research Council studentship to D.L.R.

Previously, the CCR5 receptor was found to be a good target for treating prostate cancer (PCa). Dr. Yan Zhang’s laboratory designed several CCR5 antagonists, which were screened for their inhibitory effect on the growth and invasion of the M12, DU145 and PC-3 PCa cell lines. Primary in vitro screening showed one compound (Drug 17) significantly inhibited the proliferation of PCa cells at 1μM concentration, with a half-maximal inhibitory concentration of 237.68 nM. Further in vitro assays including a proliferation, cytotoxicity and invasion assay confirmed the inhibitory effect of drug 17. The physiological effect of drug 17 was tested by the Ware laboratory in vivo by subcutaneous injection of M12 cells into male, athymic nude mice. Tumor growth was slowed in mice receiving injections of drug 17 compared to sham injected controls. Thus, in vitro and in vivo assays suggest drug 17 might be an effective therapy to block PCa progression.

Le travail décrit dans ce manuscrit vise à caractériser les voies de résistance aux inhibiteurs de CCR5. Lors d’une première étape, nous avons développé un test phénotypique clonal nous permettant d’une part d’identifier le tropisme viral et d’autre part de mesurer la résistance aux inhibiteurs des CCR5. Des virus à tropisme R5 ou X4 représentant aussi peu que 0,4% d’un mélange de populations virales sont détectables par ce test, démontrant ainsi sa sensibilité. De plus, grâce à son approche clonale, cette technique permet de différencier les virus à tropisme double de populations virales mixtes. Par la suite, nous avons étudié l’impact des mutations dans les régions variables de la protéine gp120 de l’enveloppe du virus VIH-1 sur la résistance aux inhibiteurs de CCR5. Pour ce faire, nous avons généré des virus résistants par passage des isolats CC1/85 et BAL, en présence de concentrations sous-inhibitrices de maraviroc (MVC) et vicriviroc (VCV). Après quelques passages du virus CC1/85 en présence de MVC, certaines sont apparues dans differentes régions de la gp120. Par la suite, nous avons sélectionné trois mutations dans les domaines variables de la gp 120, V169M en V2, L317W en V3 et I408T en V4 pour construire des virus contenant des mutations simples, doubles et triples afin d’évaluer la contribution des mutations individuelles ou combinées au phénotype de résistance. Nous avons déterminé la sensibilité de chaque mutant à MVC et VCV, le pourcentage d’infectivité et le tropisme viral par rapport au phénotype sauvage. Tous les mutants ont conservé le tropisme R5 et ont montré une diminution d’infectivité par rapport au contrôle. Nos résultats ont montré que les mutants qui portent des mutations en V4 (I408T) ont eu le plus d'impact sur la susceptibilité au MVC. Finalement, nous avons voulu évaluer l’activité antivirale d’un nouvel inhibiteur de CCR5, VCH-286 avec d’autres inhibiteurs de CCR5 tels que MVC et VVC ainsi que ses interactions avec des médicaments représentatifs de différentes classes d’antirétroviraux ARV employés en clinique pour traiter le HIV/SIDA., afin d’évaluer si ces médicaments pourraient être utilisés dans un même régime thérapeutique. Nous avons tout d’abord évalué indépendamment l’activité antivirale des trois inhibiteurs de CCR5 : VCH-286, MVC et VVC. Par la suite nous avons évalué les interactions de VCH-286 avec MVC et VVC. Finalement nous avons évalué les interactions de VCH-286 avec d’autres médicaments antirétroviraux. Ces études ont montré que VCH-286 est un inhibiteur puissant de CCR5 avec une activité antivirale in vitro de l’ordre du nanomolaire et des interactions médicamenteuses favorables avec la majorité des ARV tels que les inhibiteurs de transcriptase inverse, de protéase, d’intégrase, et de fusion employés en clinique pour traiter le VIH/SIDA et des interactions allant de synergie à l'antagonisme avec les inhibiteurs de CCR5. Nos résultats montrent que la plasticité de l’enveloppe virale du VIH-1 a des répercussions sur la résistance aux inhibiteurs de CCR5, le tropisme et la possible utilisation de ces molécules en combinaison avec d’autres molécules appartenant à la même classe. / The work described in this manuscript aimed to characterize the resistance pathways to CCR5 inhibitors. We first developed a phenotypic assay to identify viral tropism and to measure the resistance to CCR5 inhibitors. This assay detects R5 tropic viruses or X4 when they represent as little as 0.4% in a mixture of viral populations, demonstrating its robustness and sensitivity. Based on its clonal approach, this assay can differentiate the truly dual-tropic viruses from mixed viral populations. We then studied the impact of mutations in the variable regions of gp120 envelope protein of HIV-1 virus on resistance to CCR5 inhibitors. To do this, resistant viruses were generated by passage of CC1/85 and BAL isolates in the presence of sub-inhibitory concentrations of maraviroc (MVC) and vicriviroc (VCV). Following some passages of the CC1/85 virus in the presence of MVC, some mutations were identified in differents regions of the gp120. We further selected three mutations in the variable domains of gp120, V169M in V2, L317W in V3 and I408T in V4 to construct viruses containing single, double and triple mutations to assess the contribution of individual or combined mutations in the resistance phenotype to MVC and VCV. We determined the sensitivity of each mutant to MVC and VCV, the tropism and the percentage of infectivity compared to wild type. Our results showed that the sequences that carry mutations in the V4 domain I408T, had the most impact on susceptibility to MVC. Finally, we aimed to evaluate the antiviral activity of a new CCR5 inhibitor, VCH-286 and its interaction with representative drugs from different classes of antiretroviral (ARVs) such as reverse transcriptase inhibitors, protease inhibitors, integrase inhibitors and fusion inhibitors used in clinic to treat HIV/AIDS and other CCR5 inhibitors such as MVC and VVC to assess whether these drugs could be used together within the same treatment regimen. To answer this question, we first evaluated the antiviral activity of the three CCR5 inhibitors: VCH-286, MVC, and VVC. We then evaluated the interactions of VCH -286 with MVC VVC. We finally evaluated the interactions of VCH -286 with other ARV drugs These studies showed that VCH-286 is a potent inhibitor of R5 viruses with antiviral activity at the nanomolar range and favorable drug interactions with the majority of ARVs such as reverse transcriptase, protease, integrase and fusion inhibitors employed clinically to treat HIV/AIDS. The combinations of CCR5 inhibitors have interactions ranging from synergy to antagonism. Our results show that the plasticity of the viral envelope of HIV-1 affects resistance to CCR5 inhibitors, its tropism and the potential combination of these drugs.

A doença dos legionários consiste em uma broncopneumonia severa e atípica, que acomete de 2 a 7% das pessoas infectadas com Legionella spp e que apresenta taxa de mortalidade que varia de 5 a 30%, sendo considerada uma importante causa de morbidade e mortalidade mundial. A patologia causada pela espécie L. pneumophila tem sido amplamente estudada em modelos experimentais e suas características clínicas foram extensivamente descritas. No entanto, este modelo não representa adequadamente a doença que acomete seres humanos, pois L. pneumophila não é letal aos camundongos como é para humanos. Recentemente, uma nova espécie de bactéria do gênero Legionella, denominada Legionella longbeachae, foi descrita como importante agente de doença dos legionários em países do hemisfério sul. A pneumonia induzida por L. longbeachae em humanos não difere da induzida por L. pneumophila. No entanto, L. longbeachae é letal para camundongos em doses baixas, o que torna esse modelo murino de doença dos legionários mais fidedigno ao que ocorre com humanos. Com a acentuada mudança dos hábitos de nossa sociedade, há o aumento do número de pessoas com fatores que predispõe a doença, como idade elevada ou tratamento imunossupressor. Assim, entender melhor a relação patógeno-hospedeiro no curso da doença dos legionários por meio da utilização de um modelo experimental adequado é importante para a descoberta de novos meios de combater este patógeno. Neste trabalho, geramos uma cepa de L. longbeachae mutante para rpsL, que se torna resistente à estreptomicina. Essa cepa pode ser utilizada para infecções in vivo nas quais a quantificação da CFU foi estimada em placas contendo antibiótico, o que culmina em maior eficiência experimental e menor quantidade de contaminações. Essa cepa foi utilizada em experimentos in vivo para avaliar os componentes do sistema imune que operam na resistência diante de uma dose letal bacteriana administrada pela via intranasal. Demonstramos que camundongos deficientes para as citocinas IFN ou TNF e para o receptor de quimiocinas CCR2 são mais susceptíveis à infecção do que os camundongos selvagens. No entanto, camundongos deficientes para o receptor de quimiocinas CCR5, para o receptor de IL-17, para a citocina IL-6 ou para o receptor citoplasmático NOD2 são mais resistentes à infecção quando comparados com animais selvagens. A descoberta destas moléculas em um modelo de infecção letal in vivo ressalta a importância de alguns componentes da imunidade para a resistência durante a doença dos legionários experimental e possíveis alvos terapêuticos para essa doença. / Legionnaires disease is a severe and atypical bronchopneumonia, which affects 2-7% people infected with Legionella spp and has a mortality rate of 5 to 30%, therefore it is considered an important cause of mortality and morbidity worldwide. Disease caused by Legionella pneumophila has been largely studied in experimental models and its clinical characteristics was extensively described. However this model does not adequately represent the disease that affects humans, because L. pneumophila is not lethal to mice, as it is to humans. Recently, a new species of bacterium from Legionella genus, called Legionella longbeachae, was described as an important agent of Legionnaires disease in the southern hemisphere. The pneumonia induced by L. longbeachae in humans is not different from pneumonia induced by L. pneumophila. However, a low dose of L. longbeachae is lethal to mice, which makes this murine infection model of Legionnaires disease more reliable than that which occurs in humans. Because our society is changing, there is an increase in the number of persons with predisposing factors, like higher age or immunosuppressive treatment. So, a better understanding of host-pathogen relationship by using a suitable experimental model is important to find new ways to fight this pathogen. Here, we generated a strain of rpsL mutant L. longbeachae, which becomes resistant to streptomycin. This strain could be used in in vivo infections, when CFU quantification was estimated in plates with antibiotic, culminating in greater experimental efficiency and lower contamination. This strain was used in in vivo experiments to evaluate components of the immune system that participates in resistance against lethal dose of bacteria administered intranasally. We showed that Tnf-/-, Ifn-/- or Ccr2-/- mice are more susceptible to infection than wild type mice. However Ccr5-/-, Il17r-/-, Il6-/- or Nod2-/- mice are more resistant to infection than wild type animals. The discovery of these molecules in a lethal infection model in vivo highlights the importance of some components of immunity to resistance during experimental Legionnaires disease and potential therapeutic targets to disease.

Toxoplasma gondii é um protozoário intracelular obrigatório que causa a toxoplasmose. Em modelo experimental, camundongos C57BL/6 infectados por via oral com 100 cistos de T. gondii, cepa ME-49, desenvolvem sérias lesões intestinais similares as observadas em doenças inflamatórias intestinais. Ao invadir as células epiteliais intestinais, o parasito induz uma resposta inflamatória de padrão T helper (Th) 1 elevada, ativada pela produção de quimiocinas e citocinas envolvidas na migração e ativação celular. Para que ocorra essa migração celular para o sítio de infecção é necessário a presença de receptores de quimiocinas. O receptor de quimiocinas CCR5 é muito importante para o recrutamento celular em algumas infecções e está envolvido com a migração de vários subtipos celulares como células dendríticas, células T e, em particular, células T reguladoras. CCR5 pode estar relacionado também a mecanismos independentes da migração celular, no qual a sinalização intracelular e ativação de NF-B podem levar a intensificação da resposta imunológica. Ainda não está claro o papel do receptor CCR5 no modelo de infecção oral por T. gondii. Dessa forma, animais C57BL/6 e deficientes em CCR5 foram infectados por via oral com 5 cistos de T. gondii, cepa ME-49, e alguns parâmetros imunológicos e bioquímicos foram avaliados no 8º dia de infecção. Os resultados mostraram que animais CCR5-/- apresentaram alta suscetibilidade à infecção oral por T. gondii, exibindo um intenso infiltrado inflamatório no íleo e regiões de ulceração epitelial, quando comparados com animais C57BL/6. Independentemente de serem deficientes ou não de CCR5, os camundongos apresentaram focos inflamatórios dispersos pelo parênquima do fígado, entretanto camundongos CCR5-/- apresentaram uma extensiva vacuolização dos hepatócitos, com excessivo acúmulo de lipídeos no órgão e elevada concentração sérica de triglicérides e de transaminases. A carga parasitária foi significativamente mais elevada no intestino delgado e no fígado dos animais CCR5-/- em comparação com animais C57BL/6. Foi observada também uma menor migração de células NK no intestino delgado, bem como um aumento na frequência de células T CD4+ neste órgão e uma menor concentração de IFN- e IL-12p40 no macerado do fígado dos animais CCR5-/- em comparação com C57BL/6. Análise de expressão gênica no fígado revelou redução na formação de transcritos para PPAR nos animais deficientes em CCR5, e quando os camundongos foram tratados com Gemfibrozil, um agonista de PPAR, houve reversão na vacuolização hepática e na concentração de triglicérides no soro dos animais CCR5-/-. Estes dados sugerem que a migração celular dependente de CCR5 é essencial para a modulação da resposta inflamatória induzida por T. gondii no intestino delgado. Além do mais, a ausência de CCR5 compromete a integridade hepática durante a infecção oral por T. gondii e os mecanismos moleculares envolvidos podem estar relacionados à expressão de PPAR. / T. gondii is an obligate intracellular protozoan parasite which is the causative agent of toxoplasmosis. In experimental model, C57BL/6 mice orally infected with a high parasitic load develop serious intestinal lesions, whose injuries are similar to those observed in Inflammatory Bowel Disease. This inflammation is caused due to parasite invasion of intestinal epithelial cells that elicit a robust Th1 type immune response. Moreover, chemokines produced by intestinal epithelial cells are involved in the migration and activation of inflammatory cells. In particular, the chemokine receptor CCR5 is important for cell recruitment in some infections and is involved with the migration of various cells subsets such as dendritic cells, T cells and, in particular regulatory T cells. CCR5 may also be related to mechanisms independent of cell migration, in which the intracellular signaling and activation of NF-B may lead to intensification of the immune response. The role of CCR5 has not been clear in the experimental oral T. gondii infection. Thus, wild type C57BL/6 mice and CCR5-/- littermates were infected with T. gondii by gavage and immune and biochemical parameters, were analyzed at day 8 after infection. The CCR5-/- mice showed to be highly susceptible to the parasite, with intense inflammatory infiltration in the ilea and regions of epithelial ulcerations in comparison with WT mice. Both strain of mice presented inflammatory foci scattered by parenchyma of the liver, however the CCR5-/- mice presented an extensive hepatocyte vacuolization with an excessive accumulation of lipids in the organ and elevated serum triglycerides and transaminases concentration. The parasite load was significantly higher on small intestine and liver samples of CCR5-/- in comparison with WT mice. There was also a minor migration of NK cells in the small intestine, as well as greater frequency of CD4+ T cells in this organ and a lower IFN- and IL-12p40 levels in liver homogenate samples in the CCR5-/- mice compared with WT mice. Gene expression analysis revealed a reduction in the formation of transcripts for PPAR in mice deficient in CCR5, and when the animals were treated with Gemfibrozil, a PPAR agonist, there was an improvement in the level of vacuolization and reduced triglycerides. These data suggest that a CCR5-dependent cell migration is essential for the modulation of T. gondii-induced inflammatory response in the small intestine. In addition, hepatic integrity during T. gondii oral infection is compromised in the absence of CCR5, and the molecular mechanisms involved can be related to PPAR expression.

Populações nativas da América do Sul apresentam diversidade genética reduzida em relação às demais populações do mundo e alta diferenciação interpopulacional dentro do continente. As pressões seletivas sobre a região cis-reguladora do CCR5 geram uma assinatura de diversidade oposta àquela esperada com base na história demográfica, reduzindo a variação interpopulacional e contribuindo para uma elevação das taxas de polimorfismo. No presente estudo investigamos a interação entre esses processos micro-evolutivos, analisando o polimorfismo da região cis-reguladora de ameríndios da América do Sul e comparando os resultados com aqueles obtidos em outras regiões do mundo. Sequenciamos 927 pares de base (pb) da região controladora do CCR5 em 7 tribos indígenas da região amazônica. Em ameríndios, nenhum haplótipo exclusivo foi encontrado em ameríndios e os dois haplogrupos mais comuns foram de diferentes clusters filogenéticos. A diversidade nucleotídica (&#960;) para a amostra total, foi a mais alta dentre todas as regiões do mundo já estudadas (&#960;=0,0027). A estimativa da diversidade genética populacional para ameríndios, baseada no número de sítios polimórficos (&#952;s), foi similar aos valores encontrados para as populações não-africanas, sendo que em africanos o valor foi praticamente o dobro. Conseqüentemente, foi observado um valor de D de Tajima positivo e estatisticamente significativo (D=2,82, p<0,01), maior do que aquele visto para outras regiões do mundo. Através de comparações empíricas e de simulações coalescentes verificamos que o alto valor de D de Tajima encontrado para ameríndios não é explicável por um recente modelo demográfico de evolução humana. O teste Ewens-Watterson indicou para a amostra ameríndia uma taxa de heterozigose maior do que esperada para um população neutra. O valor de Fst observado para comparação envolvendo asiáticos e ameríndios foi mais baixo que 1000 valores de Fst calculados a partir de 783 microssatélites genotipados em amostras de mesmo tamanho de regiões geográficas similares. Essas caraterísticas corroboram a hipótese de seleção balanceadora na região cis-reguladora do CCR5 de ameríndios da região amazônica brasileira. No presente estudo demonstramos também a existência de uma associação estatisticamente significativa (p<0,01) entre os alelos mantidos em freqüências intermediárias na população humana e regiões ativadoras de splicing localizadas em exons (ESEs). Finalmente, nós acreditamos que um modelo demográfico de evolução humana, complementar ao utilizado neste trabalho, deve ser testado para se refutar a hipótese de que a forte assinatura de seleção balanceadora observada em ameríndios não foi causada por seleção natural que atuou em população ancestral à de indígenas americanos / Native american populations show lower genetic diversity and higher interpopulational genetic differences than populations from other continents. Within South America groups from the non-andean geographic region shows extremely high genetic differentiation. The strong signature of balancing selection observed for 5\' cis-regulatory region of the CCR5 gene at the worldwide scale represents an opposite pattern of genetic variation to that expected by demographic process which acted in Amerindians. To evaluate the impact of complex demographic history on the 5\' cis-regulatory region of CCR5 we resequenced 927 bp of this locus in 62 individuals from different native groups located in the Brazilian Amazonian region. No new haplotype was detected and the two most common haplogroups observed were from different phylogenetic clusters, according with the pattern observed for other human populations. The level of heterozigosity of the total sample, measured by nucleotide diversity (&#960;) was the highest yet described for human populations (&#960;=0,0027) while values based on polymorphic sites (&#952;s) were similar among Amerindians and non-Africans populations. Consequently we observed a positive and significant Tajima\'s D value (D=2,82, p <0,01). This value was higher than all D values observed for the other human populations. Observed summary statistics (&#960; and D) were significantly higher than same statistics estimated from 2000 simulated samples assuming a recently proposed demographic model of human evolution. We also found significant deviations in Ewens-Watterson homozygosity test toward an excess of heterozygosity for Amerindian sample. Another striking feature of CCR5 cis-regulatory region was the low Fst value among populations. The Fst among Asians and Amerindians was an outlier among 1000 Fst values estimated by 783 microssatelites of samples from similar geographic regions and with the same sample sizes as those of the CCR5 5\' cis-regulatory data. These features corroborates the strong signature of balancing selection described for CCR5 5\'cis regulatory region. We also contributed to discussion about functional aspects of CCR5 cis-regulatory region demonstrating a significant association between intermediate frequency SNPs and exonic splicing enhancers (ESEs) regions (p<0,01). Finally, we believe that improved models of demographic human evolution must be tested to refute the hypothesis that the strong signature of balancing selection observed in Amerindians was not caused by a selection pressure which occurred in an ancestral population.

Populações nativas da América do Sul apresentam diversidade genética reduzida em relação às demais populações do mundo e alta diferenciação interpopulacional dentro do continente. As pressões seletivas sobre a região cis-reguladora do CCR5 geram uma assinatura de diversidade oposta àquela esperada com base na história demográfica, reduzindo a variação interpopulacional e contribuindo para uma elevação das taxas de polimorfismo. No presente estudo investigamos a interação entre esses processos micro-evolutivos, analisando o polimorfismo da região cis-reguladora de ameríndios da América do Sul e comparando os resultados com aqueles obtidos em outras regiões do mundo. Sequenciamos 927 pares de base (pb) da região controladora do CCR5 em 7 tribos indígenas da região amazônica. Em ameríndios, nenhum haplótipo exclusivo foi encontrado em ameríndios e os dois haplogrupos mais comuns foram de diferentes clusters filogenéticos. A diversidade nucleotídica (&#960;) para a amostra total, foi a mais alta dentre todas as regiões do mundo já estudadas (&#960;=0,0027). A estimativa da diversidade genética populacional para ameríndios, baseada no número de sítios polimórficos (&#952;s), foi similar aos valores encontrados para as populações não-africanas, sendo que em africanos o valor foi praticamente o dobro. Conseqüentemente, foi observado um valor de D de Tajima positivo e estatisticamente significativo (D=2,82, p<0,01), maior do que aquele visto para outras regiões do mundo. Através de comparações empíricas e de simulações coalescentes verificamos que o alto valor de D de Tajima encontrado para ameríndios não é explicável por um recente modelo demográfico de evolução humana. O teste Ewens-Watterson indicou para a amostra ameríndia uma taxa de heterozigose maior do que esperada para um população neutra. O valor de Fst observado para comparação envolvendo asiáticos e ameríndios foi mais baixo que 1000 valores de Fst calculados a partir de 783 microssatélites genotipados em amostras de mesmo tamanho de regiões geográficas similares. Essas caraterísticas corroboram a hipótese de seleção balanceadora na região cis-reguladora do CCR5 de ameríndios da região amazônica brasileira. No presente estudo demonstramos também a existência de uma associação estatisticamente significativa (p<0,01) entre os alelos mantidos em freqüências intermediárias na população humana e regiões ativadoras de splicing localizadas em exons (ESEs). Finalmente, nós acreditamos que um modelo demográfico de evolução humana, complementar ao utilizado neste trabalho, deve ser testado para se refutar a hipótese de que a forte assinatura de seleção balanceadora observada em ameríndios não foi causada por seleção natural que atuou em população ancestral à de indígenas americanos / Native american populations show lower genetic diversity and higher interpopulational genetic differences than populations from other continents. Within South America groups from the non-andean geographic region shows extremely high genetic differentiation. The strong signature of balancing selection observed for 5\' cis-regulatory region of the CCR5 gene at the worldwide scale represents an opposite pattern of genetic variation to that expected by demographic process which acted in Amerindians. To evaluate the impact of complex demographic history on the 5\' cis-regulatory region of CCR5 we resequenced 927 bp of this locus in 62 individuals from different native groups located in the Brazilian Amazonian region. No new haplotype was detected and the two most common haplogroups observed were from different phylogenetic clusters, according with the pattern observed for other human populations. The level of heterozigosity of the total sample, measured by nucleotide diversity (&#960;) was the highest yet described for human populations (&#960;=0,0027) while values based on polymorphic sites (&#952;s) were similar among Amerindians and non-Africans populations. Consequently we observed a positive and significant Tajima\'s D value (D=2,82, p <0,01). This value was higher than all D values observed for the other human populations. Observed summary statistics (&#960; and D) were significantly higher than same statistics estimated from 2000 simulated samples assuming a recently proposed demographic model of human evolution. We also found significant deviations in Ewens-Watterson homozygosity test toward an excess of heterozygosity for Amerindian sample. Another striking feature of CCR5 cis-regulatory region was the low Fst value among populations. The Fst among Asians and Amerindians was an outlier among 1000 Fst values estimated by 783 microssatelites of samples from similar geographic regions and with the same sample sizes as those of the CCR5 5\' cis-regulatory data. These features corroborates the strong signature of balancing selection described for CCR5 5\'cis regulatory region. We also contributed to discussion about functional aspects of CCR5 cis-regulatory region demonstrating a significant association between intermediate frequency SNPs and exonic splicing enhancers (ESEs) regions (p<0,01). Finally, we believe that improved models of demographic human evolution must be tested to refute the hypothesis that the strong signature of balancing selection observed in Amerindians was not caused by a selection pressure which occurred in an ancestral population.

Toxoplasma gondii é um protozoário intracelular obrigatório que causa a toxoplasmose. Em modelo experimental, camundongos C57BL/6 infectados por via oral com 100 cistos de T. gondii, cepa ME-49, desenvolvem sérias lesões intestinais similares as observadas em doenças inflamatórias intestinais. Ao invadir as células epiteliais intestinais, o parasito induz uma resposta inflamatória de padrão T helper (Th) 1 elevada, ativada pela produção de quimiocinas e citocinas envolvidas na migração e ativação celular. Para que ocorra essa migração celular para o sítio de infecção é necessário a presença de receptores de quimiocinas. O receptor de quimiocinas CCR5 é muito importante para o recrutamento celular em algumas infecções e está envolvido com a migração de vários subtipos celulares como células dendríticas, células T e, em particular, células T reguladoras. CCR5 pode estar relacionado também a mecanismos independentes da migração celular, no qual a sinalização intracelular e ativação de NF-B podem levar a intensificação da resposta imunológica. Ainda não está claro o papel do receptor CCR5 no modelo de infecção oral por T. gondii. Dessa forma, animais C57BL/6 e deficientes em CCR5 foram infectados por via oral com 5 cistos de T. gondii, cepa ME-49, e alguns parâmetros imunológicos e bioquímicos foram avaliados no 8º dia de infecção. Os resultados mostraram que animais CCR5-/- apresentaram alta suscetibilidade à infecção oral por T. gondii, exibindo um intenso infiltrado inflamatório no íleo e regiões de ulceração epitelial, quando comparados com animais C57BL/6. Independentemente de serem deficientes ou não de CCR5, os camundongos apresentaram focos inflamatórios dispersos pelo parênquima do fígado, entretanto camundongos CCR5-/- apresentaram uma extensiva vacuolização dos hepatócitos, com excessivo acúmulo de lipídeos no órgão e elevada concentração sérica de triglicérides e de transaminases. A carga parasitária foi significativamente mais elevada no intestino delgado e no fígado dos animais CCR5-/- em comparação com animais C57BL/6. Foi observada também uma menor migração de células NK no intestino delgado, bem como um aumento na frequência de células T CD4+ neste órgão e uma menor concentração de IFN- e IL-12p40 no macerado do fígado dos animais CCR5-/- em comparação com C57BL/6. Análise de expressão gênica no fígado revelou redução na formação de transcritos para PPAR nos animais deficientes em CCR5, e quando os camundongos foram tratados com Gemfibrozil, um agonista de PPAR, houve reversão na vacuolização hepática e na concentração de triglicérides no soro dos animais CCR5-/-. Estes dados sugerem que a migração celular dependente de CCR5 é essencial para a modulação da resposta inflamatória induzida por T. gondii no intestino delgado. Além do mais, a ausência de CCR5 compromete a integridade hepática durante a infecção oral por T. gondii e os mecanismos moleculares envolvidos podem estar relacionados à expressão de PPAR. / T. gondii is an obligate intracellular protozoan parasite which is the causative agent of toxoplasmosis. In experimental model, C57BL/6 mice orally infected with a high parasitic load develop serious intestinal lesions, whose injuries are similar to those observed in Inflammatory Bowel Disease. This inflammation is caused due to parasite invasion of intestinal epithelial cells that elicit a robust Th1 type immune response. Moreover, chemokines produced by intestinal epithelial cells are involved in the migration and activation of inflammatory cells. In particular, the chemokine receptor CCR5 is important for cell recruitment in some infections and is involved with the migration of various cells subsets such as dendritic cells, T cells and, in particular regulatory T cells. CCR5 may also be related to mechanisms independent of cell migration, in which the intracellular signaling and activation of NF-B may lead to intensification of the immune response. The role of CCR5 has not been clear in the experimental oral T. gondii infection. Thus, wild type C57BL/6 mice and CCR5-/- littermates were infected with T. gondii by gavage and immune and biochemical parameters, were analyzed at day 8 after infection. The CCR5-/- mice showed to be highly susceptible to the parasite, with intense inflammatory infiltration in the ilea and regions of epithelial ulcerations in comparison with WT mice. Both strain of mice presented inflammatory foci scattered by parenchyma of the liver, however the CCR5-/- mice presented an extensive hepatocyte vacuolization with an excessive accumulation of lipids in the organ and elevated serum triglycerides and transaminases concentration. The parasite load was significantly higher on small intestine and liver samples of CCR5-/- in comparison with WT mice. There was also a minor migration of NK cells in the small intestine, as well as greater frequency of CD4+ T cells in this organ and a lower IFN- and IL-12p40 levels in liver homogenate samples in the CCR5-/- mice compared with WT mice. Gene expression analysis revealed a reduction in the formation of transcripts for PPAR in mice deficient in CCR5, and when the animals were treated with Gemfibrozil, a PPAR agonist, there was an improvement in the level of vacuolization and reduced triglycerides. These data suggest that a CCR5-dependent cell migration is essential for the modulation of T. gondii-induced inflammatory response in the small intestine. In addition, hepatic integrity during T. gondii oral infection is compromised in the absence of CCR5, and the molecular mechanisms involved can be related to PPAR expression.

A doença dos legionários consiste em uma broncopneumonia severa e atípica, que acomete de 2 a 7% das pessoas infectadas com Legionella spp e que apresenta taxa de mortalidade que varia de 5 a 30%, sendo considerada uma importante causa de morbidade e mortalidade mundial. A patologia causada pela espécie L. pneumophila tem sido amplamente estudada em modelos experimentais e suas características clínicas foram extensivamente descritas. No entanto, este modelo não representa adequadamente a doença que acomete seres humanos, pois L. pneumophila não é letal aos camundongos como é para humanos. Recentemente, uma nova espécie de bactéria do gênero Legionella, denominada Legionella longbeachae, foi descrita como importante agente de doença dos legionários em países do hemisfério sul. A pneumonia induzida por L. longbeachae em humanos não difere da induzida por L. pneumophila. No entanto, L. longbeachae é letal para camundongos em doses baixas, o que torna esse modelo murino de doença dos legionários mais fidedigno ao que ocorre com humanos. Com a acentuada mudança dos hábitos de nossa sociedade, há o aumento do número de pessoas com fatores que predispõe a doença, como idade elevada ou tratamento imunossupressor. Assim, entender melhor a relação patógeno-hospedeiro no curso da doença dos legionários por meio da utilização de um modelo experimental adequado é importante para a descoberta de novos meios de combater este patógeno. Neste trabalho, geramos uma cepa de L. longbeachae mutante para rpsL, que se torna resistente à estreptomicina. Essa cepa pode ser utilizada para infecções in vivo nas quais a quantificação da CFU foi estimada em placas contendo antibiótico, o que culmina em maior eficiência experimental e menor quantidade de contaminações. Essa cepa foi utilizada em experimentos in vivo para avaliar os componentes do sistema imune que operam na resistência diante de uma dose letal bacteriana administrada pela via intranasal. Demonstramos que camundongos deficientes para as citocinas IFN ou TNF e para o receptor de quimiocinas CCR2 são mais susceptíveis à infecção do que os camundongos selvagens. No entanto, camundongos deficientes para o receptor de quimiocinas CCR5, para o receptor de IL-17, para a citocina IL-6 ou para o receptor citoplasmático NOD2 são mais resistentes à infecção quando comparados com animais selvagens. A descoberta destas moléculas em um modelo de infecção letal in vivo ressalta a importância de alguns componentes da imunidade para a resistência durante a doença dos legionários experimental e possíveis alvos terapêuticos para essa doença. / Legionnaires disease is a severe and atypical bronchopneumonia, which affects 2-7% people infected with Legionella spp and has a mortality rate of 5 to 30%, therefore it is considered an important cause of mortality and morbidity worldwide. Disease caused by Legionella pneumophila has been largely studied in experimental models and its clinical characteristics was extensively described. However this model does not adequately represent the disease that affects humans, because L. pneumophila is not lethal to mice, as it is to humans. Recently, a new species of bacterium from Legionella genus, called Legionella longbeachae, was described as an important agent of Legionnaires disease in the southern hemisphere. The pneumonia induced by L. longbeachae in humans is not different from pneumonia induced by L. pneumophila. However, a low dose of L. longbeachae is lethal to mice, which makes this murine infection model of Legionnaires disease more reliable than that which occurs in humans. Because our society is changing, there is an increase in the number of persons with predisposing factors, like higher age or immunosuppressive treatment. So, a better understanding of host-pathogen relationship by using a suitable experimental model is important to find new ways to fight this pathogen. Here, we generated a strain of rpsL mutant L. longbeachae, which becomes resistant to streptomycin. This strain could be used in in vivo infections, when CFU quantification was estimated in plates with antibiotic, culminating in greater experimental efficiency and lower contamination. This strain was used in in vivo experiments to evaluate components of the immune system that participates in resistance against lethal dose of bacteria administered intranasally. We showed that Tnf-/-, Ifn-/- or Ccr2-/- mice are more susceptible to infection than wild type mice. However Ccr5-/-, Il17r-/-, Il6-/- or Nod2-/- mice are more resistant to infection than wild type animals. The discovery of these molecules in a lethal infection model in vivo highlights the importance of some components of immunity to resistance during experimental Legionnaires disease and potential therapeutic targets to disease.