Durante o ciclo de vida da Leishmania, amastigotas vivem no interior de fagolisossomas de células fagocíticas de hospedeiros vertebrados, enquanto promastigotas vivem no interior do vetor invertebrado. Proteases intracelulares como as caspases são as principais efetoras no processo apoptótico. Metacaspases (MCAs) são formas evolutivas distantes das caspases de metazoários, presentes em protozoários, plantas e fungos, e vistas como potenciais alvos para combate dos parasitas sem prejuízo do hospedeiro. Ligantes e moduladores das metacaspases são até hoje desconhecidos. O Phage Display é uma técnica baseada na expressão de proteínas sintéticas nos capsidíos de fagos, usada com o propósito de selecionar ligantes de proteínas, células ou tecidos. Produzimos a metacaspase recombinante de Leishmania L. amazonensis e aplicamos Phage Display para buscar peptídeos ligantes dessa enzima. Esses peptídeos permitiram identificar potenciais proteínas ligantes da MCA, como quinases e cinesinas, que fornecem informações sobre a regulação e controle de sua atividade. Futuramente testaremos se peptídeos ativadores da MCA poderão induzir apoptose do parasita e serem usados como drogas para o tratamento da leishmaniose. / During its life cycle, Leishmania amastigotes live inside phagolysosomes of phagocytic cells of vertebrate hosts, while promastigotes live inside the invertebrate vector. Intracellular proteases such as caspases are key effectors in the apoptotic process. Metacaspases (MCAs) are distant evolutionary forms of metazoan caspases found in protozoa, plants and fungi, and seen as potential targets to destroy the parasites without damage to the host. Ligands and modulators of metacaspases are so far unknown. Phage Display is a technique based on the expression of synthetic proteins in the phage capsid, and is used for selecting ligands of proteins, cells or tissues. We have produced the recombinant metacaspase of Leishmania (L.) amazonensis and employed Phage Display to find peptide ligands of this enzyme. These peptides led to the identification of potential binding proteins of the MCA, such as kinases and kinesin, which provide information about the regulation and control of MCA´s activity. In the future we will test whether peptide activators of MCA nduce apoptosis of the parasite and can be used as drugs for the treatment of leishmaniasis.

Considerando o grave quadro das doenças negligenciadas, no Brasil e no mundo, e as limitações do tratamento empregado, na atualidade, torna-se urgente a pesquisa de novos fármacos, que sejam mais ativos e seguros. Para tanto, a busca de moléculas-protótipo, a partir de espécies vegetais, tem sido importante estratégia. Neste contexto, foi realizado o estudo de Annona crassiflora Mart. (Annonaceae), cujos alcalóides totais (AT) demonstraram promissora atividade antiprotozoária in vitro, em estudo anterior. Em paralelo, outras espécies de Annona mostraram atividade antimicobacteriana in vitro, igualmente, tendo motivado o presente estudo. Cinco das vinte frações alcaloídicas obtidas, por cromatografia em coluna, a partir dos AT das folhas, apresentaram atividade anti-Leishmania in vitro, tendo causado 100% de morte das formas promastigotas de Leishmania (L.) infantum chagasi. Além disto, três delas foram ativas frente ao Mycobacterium tuberculosis. O isolamento de dois alcalóides noraporfínicos foi realizado, por fracionamento biomonitorado em coluna cromatográfica, seguido de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) semipreparativa. As estruturas dos compostos isolados foram elucidadas empregando-se as análises espectroscópicas de ressonância magnética nuclear, mono e bidimensionais, e por CLAE acoplada à espectrometria de massas (CLAEIES-EM2). Um dos alcalóides foi identificado pela primeira vez, nesta espécie, sendo que o outro apresentou estrutura inédita. Ambos demonstraram significativa atividade anti-Leishmania in vitro (CE50≤ 10 µ g/ mL) frente às formas promastigotas de L. (L.) infantum chagasi [MHOM/BR/1972/LD]. O primeiro teve maior índice de seletividade (IS: 7,4), em relação à citotoxicidade em células do tecido conjuntivo NCTC Clone 929 de camundongos. Frente ao Mycobacterium tuberculosis (ATCC 27294) e ao M. smegmatis (ATCC 35798), os alcalóides isolados foram inativos (CIM ≥ 128 µg/ mL). O óleo volátil das folhas foi analisado por cromatografia gasosa acoplada à espectroscopia de massas (CG-EM), tendo sido identificados 41 constituintes, prevalecendo os sesquiterpenos (81,7%) em relação aos monoterpenos (0,8%). Entre os compostos majoritários encontrados no óleo, citam-se os sesquiterpenos α-amorfeno (43,6%), E-cariofileno (17,7%) e o germacreno (5,3%). Nos testes de atividade anti-Leishmania in vitro frente às formas promastigotas de quatro espécies do parasita, o óleo foi mais ativo em L. (L.) infantum chagasi (CE50: 25,97 µg/ mL). Nas formas tripomastigotas do Trypanosoma cruzi mostrou atividade 8,5 vezes superior àquela do fármaco-padrão benznidazol (CE50: 5,31 µg/ mL). Os resultados obtidos ratificaram a importância da prospecção da flora, em particular de A. crassiflora, como fonte potencial de compostos bioativos, que venham a constituir novos fármacos, como alternativa à restrita terapêutica existente para o tratamento das doenças negligenciadas. / Neglected diseases are a serious health problem in Brazil and worldwide. The available drugs are limited in effectiveness with a high toxicity. There is an urgent need of more safe and bioactive compounds. The search of new molecules from plant species is a well known and important strategy to achieve this goal. In a previous work, Annona crassiflora Mart. (Annonaceae) showed a promising antiprotozoal activity. Beside this, other Annona species presented an interesting antimicobacterial action. In this bio-guided study, after the column fractionation of the leaves total alkaloids, in vitro tests were performed and five from twenty fractions were highly active (100% deaths) against promastigotes of Leishmania (L.) infantum chagasi, and only three were active against Mycobacterium tuberculosis. After purification of the bioactive fractions, two noraporphine alkaloids were isolated by HPLC and identified by the usual mono and bidimensional spectroscopic techniques. One of them was isolated from the first time from this species. The other one is a novel chemical entity. Both compounds presented anti- Leishmania activity (CE50 ≤ 10 µg/ mL) against L. (L.) infantum chagasi [MHOM/BR/1972/LD]. The first one showed a higher selectivity index (SI: 7.4) considering its mice connective tissue cells toxicity [NCTC Clone 929]. However, both were inactive against Mycobacterium tuberculosis (ATCC 27294) and M. smegmatis (ATCC 35798) (CIM ≥ 128 µg/ mL). In the leaves volatile oil 41 compounds were identified. The sesquiterpenes were in majority (81.7%), followed by monoterpenes (0.8%). The sesquiterpenes α-amorphene (43.6%), E-caryophyllene (17.7%) and germacrene (5.3%) were the main constituents. The oil was little effective against the four tested Leishmania species and slightly more active against L. (L.) infantum chagasi (CE50: 25.97 µg/ mL). However, it was highly active against the trypomastigotes of Trypanosoma cruzi (CE50: 5.31 µg/ mL) showing to be 8.5 times more active than benznidazol. These results stimulate a deeper investigation of those alkaloids as antiprotozoal agents, confirming the importance of the plant species metabolites as a source of new bioactive molecules and their potential as future drugs.

As chaperonas moleculares atuam no enovelamento de proteínas, montagem de complexos, prevenção/recuperação de proteínas de agregados e encaminhamento de proteínas mal enoveladas para depuração. As Hsp90 são chaperonas moleculares que atuam estabilizando proteínas relacionadas a vias de sinalização, crescimento celular, processos transcricionais e traducionais, estabilidade do genoma, entre outras, sendo essencial para a viabilidade celular. Em protozoários do gênero Leishmania, as Hsp90 são imprescindíveis no desenvolvimento, adaptação e transformação celular. Estes fatores fazem das Hsp90 alvos potenciais para o tratamento de patologias, como a leishmaniose, uma doença tropical negligenciada. As Hsp90 são homodímeros flexíveis onde cada protômero é dividido em três domínios denominados N, M e C. As Hsp90 possuem um ciclo conformacional associado ao seu ciclo funcional e sua baixa atividade ATPásica, o qual é direcionado e regulado por proteínas auxiliares, as co-chaperonas. A co-chaperona Aha1 atua estimulando a atividade ATPásica da Hsp90, participando da maturação de proteínas quinase e receptores de hormônios. O objetivo deste trabalho foi caracterizar estruturalmente a proteína Aha1 de L. braziliensis (LbAha1) e seu mecanismo de interação com a Hsp90 desse organismo (LbHsp90). A LbAha1 é formada por dois domínios, LbAha1N e LbAha1C, conectados entre si por um linker flexível. Experimentos de identificação in vivo mostraram que a LbAha1 e LbHsp90 são proteínas cognatas. A LbAha1 e as construções de seus domínios (LbAha1N e LbAha1C) recombinantes foram obtidas puras e enoveladas. A LbAha1 é estruturada em dois domínios com diferentes estabilidades, que não interagem entre si e se enovelam independentemente, porém influenciam-se reciprocamente. Em solução, a LbAha1 se comporta como um monômero alongado e possui notável flexibilidade, com dimensão suficiente para interagir com os domínios N e M da LbHsp90. A análise da interação entre a LbAha1 e LbHsp90 revelou que a associação destas proteínas é dirigida entalpicamente, ocorrendo através de interações eletrostáticas e com estequiometria de 2 moléculas de LbAha1 por dímero de LbHsp90. O mapeamento de regiões envolvidas na interação indicou que o domínio LbAha1N e o domínio M da LbHsp90 compõem o cerne da interação e somente a LbAha1 íntegra é capaz de encaminhar a LbHsp90 para um estado fechado. Experimentos de cinética enzimática mostraram que somente a LbAha1 íntegra estimula a atividade ATPásica da LbHsp90 por meio de um mecanismo cooperativo positivo. Assim, é proposto que a conexão entre os domínios da LbAha1, via linker, é essencial para o direcionamento da LbHsp90 para um estado conformacional fechado e competente na hidrólise de ATP. / Molecular chaperones play a role in protein folding, complex assembly, prevention/recover of proteins from aggregates and targeting misfolded proteins to depuration. Hsp90 molecular chaperones work stabilizing proteins related to signaling pathways, cell growth, transcription and translation processes, genome stability, among others, and are essential to cell viability. In protozoa of the genus Leishmania, Hsp90s are indispensable for cell developing, adaptation and transformation. These factors make Hsp90s potential targets for pathologies treatment, such as leishmaniasis, a neglected tropical disease. Hsp90s are flexible homodimers and each protomer is divided into three domains named N, M and C. Hsp90s have a conformational cycle associated to its functional cycle and low ATPase activity, which is directed and regulated by auxiliary proteins, so-called cochaperones. Aha1 co-chaperone stimulates Hsp90 ATPase activity, participating on protein kinase and hormone receptors maturation. This work aimed to characterize the structure of the Aha1 from L. braziliensis (LbAha1) and its mechanism of interaction with the Hsp90 from the same organism (LbHsp90). LbAha1 is formed by two domains, LbAha1N and LbAha1C, connected to each other by a flexible linker. In vivo experiments identified LbAha1 and LbHsp90 as cognate proteins. Recombinant LbAha1 and its domains construct (LbAha1N and LbAha1C) were obtained pure and folded. LbAha1 is divided into two domains with dissimilar stabilities and they do not interact to each other. In spite of this they fold independently and influence each other reciprocally. LbAha1 behaves as an elongated monomer in solution and has a remarkable flexibility, with sufficient dimension to interact to LbHsp90 N and M domains. The analysis of the LbAha1-LbHsp90 interaction revealed that the association between these two proteins is enthalpically driven, occurring through electrostatic interactions in a stoichiometry of 2 LbAha1 molecules per LbHsp90 dimer. Domain mapping experiments indicated that LbAha1N and LbHsp90 M domains compose the core of the interaction and only full length LbAha1 is able to direct LbHsp90 toward a closed state. Enzyme kinetics experiments showed that only full length LbAha1 stimulates LbHsp90 ATPase activity through a positive cooperative mechanism. Thus, it is proposed that the connection between the LbAha1 domains, via linker, is essential to direct the LbHsp90 toward a closed and ATPase-competent conformational state.

A leishmaniose é uma infecção causada pelo protozoário do gênero Leishmania, que causa um impacto social e econômico elevado, sendo a segunda maior incidência mundial de doença parasitária. Com o intuito de encontrar novas substâncias ou medicamentos de menor toxicidade e de custos inferiores que poderiam ser utilizados nos tratamentos de casos de infecção e, principalmente em situações de resistência parasitária, tem sido averiguada a possibilidade de utilização de substâncias de origem natural, tanto animal como vegetal, e substâncias sintéticas. Entre as que recentemente apresentaram propriedades biológicas úteis, estão alguns derivados de lignanas dibenzilbutirolactônicas que apresentam significativa ação tripanocida. Desse modo, propusemos avaliar a atividade biológica dessas lignanas em sistema in vitro, sobre formas promastigotas e amastigotas de Leishmania amazonensis. Os compostos utilizados foram (1) 7-O-N,N-dimetiletilamino cubebina, (3) cubebina, (D) 6-6´dinitroinoquinina e (H) hinoquinina. Para avaliação da atividade das substâncias foram utilizadas duas metodologias colorimétricas, MTT e Alamar Blue® e a contagem microscópica em hemocitômetro. Pelos resultados obtidos verificamos que pela contagem microscópica das formas promastigotas, as substâncias (1) 7-O-N,N-dimetiletilamino cubebina, (3) cubebina e (D) 6-6´dinitroinoquinina apresentaram potencial leishmanicida, sendo encontrados os seguintes valores de IC50: (1) = 19,4M; (3) 3,6M; (D) = 15,5M. Entretanto, os resultados obtidos com as mesmas substâncias em formas amastigotas do parasita não demonstraram atividade leishmanicida. Os métodos colorimétricos não apresentaram correspondência com a contagem microscópica, mostrando-se ineficazes para essa classe de substância. / Leishmaniasis is an infection caused by a protozoan parasite of the genus Leishmania, being the second great incidence of parasitic diseases in the world. In the search for new drugs or substances with low costs and low toxicity wich could be used in case of infection and situations of parasite resistance, being evaluated the possibility to use natural or synthetic substances. Dibenzylbutirolactonic lignans are substances with useful biological properties presenting significant trypanocidal effect. In this way we proposed to evaluate the in vitro biological activity of the lignans in of Leishmania amazonensis promastigote and amastigote forms . The compounds used were: (1) 7-O-N,N-dimethylamine cubebine, (3) cubebine, (D) 6-6´dinitroinokinine e (H) hinokinin. For the evaluation of these substances, two colorimetric methods were empoyed: MTT and Alamar Blue® , followed by microscopic counting in haemocytometer. After the results obtained after the couting of promastigote forms, we could verify that the substances (1) 7-O-N,N-dimethylamine cubebine, (3) cubebine, (D) 6-6´dinitroinokinine, and (H) hinokinin showed leishmanicidal potential, being fouded the followed values of IC50: (1) = 19.4M; (3) 3.6M; (D) = 15.5M. On the other hand the results obtained of the same substances in the parasite amastigote forms showed no leishmanicidal effect. The colorimetric methods showed no correspondence with microscopic couting demonstrating inefficacy of this substance class.

Leishmania braziliensis é o agente responsável pela maior parte dos casos de leishmaniose tegumentar e mucocutânea no Brasil. Entre as espécies incriminadas como vetoras, na região Sudeste encontram-se Nyssomyia intermedia e Nyssomyia neivai. A comprovação destas espécies como responsáveis pela transmissão de Leishmania sp. depende de vários fatores, entre estes, a competência vetorial, definida como a capacidade da espécie se infectar e repassar a infecção para um hospedeiro vertebrado. Objetivo: O presente estudo teve como objetivo avaliar experimentalmente a competência vetorial de Ny. intermedia e Ny. neivai para transmitir L. braziliensis. Métodos: Fêmeas de primeira geração de ambas as espécies foram alimentadas em hamster infectado com L. braziliensis e após a oviposição, desafiados a um segundo repasto sanguíneo em hamsters susceptíveis (limpos). Adicionalmente, foram obtidos dados do desenvolvimento imaturo das duas espécies. Resultados: em relação ao ciclo imaturo, observou-se que a maior mortalidade ocorreu no primeiro instar larval para ambas as espécies, 27,6% para Ny. intermedia e 53,9% para Ny. neivai. O quarto instar larval teve a maior duração, com mediana de 8 a 12 dias. Quanto à susceptibilidade à infecção das fêmeas colonizadas de ambas as espécies 0,89% das fêmeas de Ny. intermedia e 8,33 % das fêmeas de Ny. neivai apresentaram infecção por L. braziliensis. Nenhuma fêmea de Ny. intermedia realizou um segundo repasto sanguíneo, enquanto que 3 fêmeas de Ny. neivai realizaram. Destas, duas estavam infectadas e o hamster potencialmente infectado ficou em observação por dois meses. Amostras de tecido do hamster exposto demostraram, por meio de PCR, a presença de L. braziliensis. Conclusão: Nyssomyia intermedia apresentou desenvolvimento de formas flageladas porém não repassou a infecção a um hospedeiro suscetível. Nyssomyia neivai, além de se infectar com a L. braziliensis, também repassou a infecção a um hospedeiro suscetível, demostrando assim sua competência vetora. / Leishmania braziliensis is the agent related to cases of cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis in Brazil. Among the sandflies involved in the Leishmania sp transmission in the Southeast Region, Ny. intermedia and Ny. neivai are suspected vectors. However, the incrimination of these species as vectors in the transmission of Leishmania sp. depends of several factors, including vector competence, defined as the ability of the species to develop the agent and transmit it to a vertebrate host. Objective: The present study aimed to demonstrate the vector competence to Ny. intermedia and Ny. neivai for L. braziliensis. Methods: To develop the experiments,specimens of both species were reared under laboratory conditions and the adults obtained were used to evaluate the vector competence. Thefemales were fed in infected hamsters and after oviposition, challenged to take a bloodmeal in suscetible hamsters (without infection). All females fed on infected hamster were dissected. The hamster bitted in the exposition were follow up for two months, after that, were euthanatized to evaluate the infection by PCR. Result: The highest immature mortality occurred in the first instar larval for both species, 27.6% for Ny. intermedia and 53.9% for Ny. neivai. The fourth larval instar had the longest duration, with a median varying between 8 to 12 days. About the females of Ny intermedia, only 0.89% of them develop the flagellates. For Ny. neivai, among 36 females feed on infected hamster, 2 were infected. None female of Ny intermedia take a second blood meal and 3 of Ny. neivai have had. The hamsters bitted by the infected females were follow up for 60 days. After that the hamster were euthanatized and the infection was observed. Conclusion: The vector competence of Ny. neivai to transmit Leishmania braziiensis was demonstrated. The susceptibility of Ny. intermedia to develop this leishmania was corroborated.

Microesferas lipídicas (ML) são excelentes sistemas de delivery de drogas e são relativamente estáveis. O Objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema capaz de encapsular proteínas antigênicas da membrana de L. amazonensis. Proteínas de membrana são importantes na formulação de vacinas, uma vez que estas proteínas são os primeiros componentes celulares a entrarem em contato com a célula hospedeira, provocando e mediando a resposta imune. Esta é uma ferramenta útil para evitar ou inativar a invasão do parasita. As ML são constituídas por óleo de soja (OS), dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC), colesterol e extrato de proteínas solubilizadas (EPS) (previamente tratadas para remoção do detergente). Primeiramente foram ensaiadas formulações de ML contendo álcool polivinílico (PVA). Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as ML são formadas quando PVA 3% (p/v) é usado na formulação. Além disso, foi feito marcação das proteínas com isotiocianato de fluoresceína (FITC) e a microscopia de fluorescência revelou a presença de estruturas esféricas fluorescentes, o qual indicou a encapsulação das proteínas na região lipofílica das ML. A presença do PVA na formulação das ML acarretou em algumas limitações cruciais para a continuidade da nossa pesquisa, levando a substituição deste pelo glicerol. Com o objetivo de otimizar nossa formulação foram avaliadas cinco diferentes formulações contendo glicerol 2,5% (p/v). Nestas formulações foram avaliadas as relações molares de DPPC:Colesterol:OS. As partículas formadas apresentaram um diâmetro médio de 200nm, baixa polidispersão, e estabilidade por um período de 30 dias, de acordo com ensaios de espalhamento de luz dinâmico. Ensaios de gradiente de densidade de sacarose das ML mostraram que proteínas e lipídios se encontram juntos no gradiente de sacarose (5-50% p/v) sugerindo que a preparação de ML foi homogênea e que as proteínas estão interagindo com este sistema lipídico. Termogramas obtidos por calorimetria diferencial de varredura (DSC) corroboram com a formação de um sistema de ML-proteína estáveis, além de fornecer indícios que as proteínas se encontram localizadas no núcleo oleoso das ML. Os resultados mostraram que foram encapsulados 85% das proteínas do EPS nas microesferas, e que estas não perderam sua atividade antigênica mesmo após todo o complexo processo de preparação do sistema. Estudos de viabilidade dos macrófagos peritoneais murinos e o ensaio de geração de nitrito mostraram que o sistema ML associado às proteínas não apresenta efeito citotóxico para os macrófagos e ainda estimula a produção de NO nos mesmos. Com isso, podemos sugerir que ML contendo proteínas antigênicas de membrana de L. amazonensis parece ser um promissor sistema para terapia da leishmaniose. / Lipid microspheres (LM) are excellent drug delivery systems and they are also relatively stable. The aim of this work was to develop a lipid-based system to encapsulate antigenic membrane proteins from Leishmania amazonensis. Membrane proteins are important for vaccine formulation because these proteins are the first ones to get in contact with the host cell, triggering the cell mediated immune response. This is a useful tool to avoid or to inactivate parasite invasion. LM are constituted by soybean oil (SO), dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), cholesterol and solubilized protein extract (SPE) (previously treated to remove detergent). First, the LM formulations containing polyvinylic alcohol (PVA) were assayed. Scanning electronic microscopy (SEM) studies have shown that LM are formed when 3% PVA (w/v) is used in the formulation. Besides, proteins were marked with fluorescein Isothiocyanate (FITC) and the fluorescence microscopy showed the presence of fluorescent spherical structures, which indicated protein encapsulation in the lipophilic region of the LM. The presence of PVA in the LM formulation has caused some crucial limitations for the continuity of the research, leading to its substitution for glycerol. In order to optimize the system, five different formulations containing 2.5% glycerol (w/v) were evaluated for DPPC:Cholesterol:OS molar ratios. The particles formed (LM-protein) presented an average diameter of 200 nm, low polydispersion and good stability for a period of 30 days, according to dynamic light scattering assays. Isopycnic density gradient centrifugation of LM-protein showed that proteins and lipids floated in the sucrose gradient (5-50% w/v) suggesting that the LM preparation is homogeneous and that the proteins are interacting with these systems. Thermograms obtained by differential scanning calorimetry (DSC) corroborate with the formation of a stable LM system, besides giving indication that proteins are located in the oily LM core. The results show that 85% of the SPE proteins were encapsulated in the LM without loosely their antigenic activity even after the system preparation process. Viability studies of the peritoneal macrophage murines and the nitrate assay generation have shown that system does not have a cytotoxic effect for the macrophages and it yet stimulate their NO production. Therefore, we conclude that LM, encapsulated with L. amazonensis membrane antigenic proteins seems to be a promising system for for therapy of Leishmaniasis

Introdução: Um dos primeiros sistemas de defesa contra os microrganismos é a via dos receptores Toll-like (TLRs). A ativação destes receptores leva à síntese de citocinas, dando início à resposta imune inata. Em modelos animais, o TLR2, TLR4 e TLR9 parecem estar relacionados com o reconhecimento de antígenos de Leishmania. A relação entre TLRs e leishmânia pode ser um mecanismo chave no desenvolvimento da doença ou no controle da mesma. Até o momento não existem estudos de TLRs na leishmaniose cutânea humana. Objetivo: Determinar o padrão de expressão e as células associadas com o TLR2, TLR4 e TLR9 na leishmaniose cutânea. O objetivo secundário é correlacionar a quantidade de TLRs com a quantidade de citocinas e células inflamatórias na pele. Métodos: Cem biópsias de pacientes com leishmaniose cutânea causadas por Leishmania (V.) braziliensis foram selecionadas inicialmente. Apenas os casos confirmados (presença de amastigotas no raspado, teste de Montenegro positivo, imunoistoquímica com presença de antígenos de Leishmania e reação em cadeia da polimerase com DNA de Leishmania (V.) braziliensis foram incluídos. Um grupo controle de pele normal foi incluído para comparação (quatro casos). A expressão de TLR2, TLR4 e TLR9 foi determinada por técnica imunoistoquímica, da mesma forma que os fenótipos celulares (células NK, macrófagos, células dendríticas, células CD4 e CD8) e citocinas (IL-1, IL-6, IL-12, TNF-alfa, IFN-gama). Dupla-marcação foi realizada para identificar as células que expressaram os TLRs analisados. Análise semi-quantitativa foi utilizada para avaliação da expressão de TLRs na epiderme, enquanto na derme foi realizada análise quantitativa. O nível de significância foi estabelecido com p<0,05. Resultados: Doze casos preencheram os critérios de inclusão. Os pacientes eram todos masculinos, com lesões apenas em membros inferiores e mediana de idade de 23 anos [16-47]. A expressão de TLR2, TLR4 e TLR9 na epiderme da pele normal foi alta. Quando comparados com pele normal, tanto TLR4 quanto TLR2 mostraram menor expressão no epitélio dos pacientes com leishmaniose e não houve expressão de TLR9. A média de células expressando TLR2 na derme foi de 136,36±82,46 células/mm2, ao passo que a média de células expressando TLR4 foi de 3,21±4,11 células/mm2. A contagem de TLR9 foi de 86,15±88,36 células/mm2 predominando em áreas de formação de granulomas. A regressão linear não demonstrou relação entre a contagem de células marcadas ou citocinas com TLR2 ou TLR4. O aumento proporcional da expressão de TLR9 relacionou-se com maior expressão de IL-12 e IL-4 (p < 0,05). A dupla marcação demonstrou que os macrófagos expressaram TLR2. A dupla marcação não mostrou expressão de TLR2 nas células dendríticas e nas células NK. Conclusão: A leishmaniose cutânea localizada associa-se com a presença de TLR2, TLR4 e TLR9. No epitélio a expressão de TLR2 e TLR4 em pacientes com leishmaniose está diminuída em relação aos pacientes controles. A expressão do TLR2 na derme é estatisticamente maior que a de TLR4 e TLR9, a qual é expressa pelos macrófagos. A expressão de TLR9 ocorre principalmente nas áreas de granulomas havendo relação com a expressão de IL-12 e IL-4 / Introduction: One of the first systems of defense against microorganisms is the Toll-like receptors (TLRs) pathway. The activation of these receptors promotes the cytokine synthesis, initiating the innate immune response. In animal models, TLR2, TLR4 and TLR9 appear to be related to the recognition of antigens of Leishmania. The relationship between TLRs and Leishmania can be a key mechanism in the development of the disease or it control. Until now, there are not studies about TLRs in human cutaneous leishmaniasis. Objective: To determine the expression pattern and the cells associated with TLR2, TLR4 and TLR9 in cutaneous leishmaniasis. The secondary objective is to correlate the amount of TLRs with the amount of cytokines and inflammatory cells. Methods: One hundred biopsies from patients with cutaneous leishmaniasis caused by Leishmania (V.) braziliensis were initially selected. Only confirmed cases of cutaneous leishmaniasis were included in the analysis (presence of amastigotes in the scraping, positive Montenegro test, immunohistochemistry with the presence of Leishmania antigens and polymerase chain reaction with DNA from Leishmania (V.) braziliensis. A control group (4 cases) of normal skin was included for comparison. The expression of TLR2, TLR4 and TLR9 was determined by immunohistochemistry, as well as cell phenotypes (NK cells, macrophages, dendritic cells, CD4 and CD8) and cytokines (IL-1, IL-6, IL-12, TNF-alpha, IFN-gamma). Double-staining was used to determine the cells expressing TLRs. Semi-quantitative analysis was used for evaluation of the expression of TLRs in the epidermis. Quantitative analysis was performed to evaluate the expression in the dermis. The level of significance was defined as p <0.05. Results: 12 cases fulfilled inclusion criteria. The patients were all male, with lesions in lower limbs and median age of 23 years [16-47]. The expression of TLR2 and TLR4 in the epidermis of normal skin was high. When compared with normal skin, TLR2 and TLR4 showed lower expression in the epidermis. There was no expression of TLR9 in the epidermis in cases of cutaneous leishmaniasis and normal skin. The mean number of cells expressing TLR2 in the dermis was 136.36±82.46 cells/mm2, while the average of cells expressing TLR4 was 3.21±4.11 cells/mm2. The count of TLR9 was 86.15±88.36 cells/mm2, and it was found mainly in the areas of granuloma formation. Linear regression showed no relationship between the number of labeled cells or cytokines with TLR2 or TLR4. There was an association between TLR9 and two cytokines (IL-12 and IL-4). This correlation suggested that the proportional increase in the expression of TLR9 was related to greater expression of IL-12 and IL-4 (p<0.05). The double staining showed that macrophages and endothelial cells expressed TLR2. The double staining showed no expression of TLR2 in dendritic cells and NK cells. Conclusion: The localized cutaneous leishmaniasis associated with the presence of TLR2, TLR4 and TLR9. The expression of TLR2 in the dermis was statistically greater than that of TLR4 and TLR9, which is expressed by macrophages. The expression of TLR9 occurs primarily in the areas of granulomas was associated with the expression of IL-12 and IL-4

A amplificação gênica pode ser compreendida como um mecanismo de regulação de expressão protéica em Leishmania. A exposição a concentrações não letais de diferentes drogas isoladamente, como o metotrexato, a primaquina, cloroquina e antimônio levam à amplificação de regiões específicas como as localizadas no cromossomo 6 e no cromossomo 23. Essas linhagens tornam-se resistentes a estas drogas e eventualmente apresentam resistência cruzada a outras. A terbinafina é uma substância sintética utilizada como antifúngico que age pela inibição da esqualeno epoxidase impedindo a síntese de ergosterol, componente da membrana celular de Leishmania. A exposição do parasita à terbinafina leva à amplificação da região H. A fragmentação da região H permitiu delimitar a resistência a 2,8 kb; fragmento T1. Por mutagênese insercional o gene de resistência à terbinafina foi definido e nomeado HTBF. A proteína codificada pelo HTBF possui uma extremidade N-terminal hidrofílica e C-terminal hidrofóbica com quatro alfa-hélices sendo, supostamente, uma proteína integral de membrana. Possui semelhança com a proteína Yip de Saccharomyces cerevisiae, que participa do transporte vesicular do retículo endoplasmático para o complexo de Golgi. O gene HTBF foi detectado em linhagem sensível de L. major e de outras espécies de Leishmania e seu transcrito em linhagens sensíveis e resistentes de L. major. Levantou-se a hipótese de se tratar de locus de resistência a múltiplas drogas já que as regiões amplificadas, mesmo que induzidas por uma determinada droga, podem levar a resistência a outras. A co-transfecção do gene de resistência ao antimonial MRPA no transfectante portador do HTBF levou à diminuição em até cinco vezes da capacidade de resistência ao antimônio. Apesar dos genes de resistência amplificarem juntos na região H, foi constatado que possuem ação contrária. Sendo que a terbinafina interfere na integridade da membrana celular, levantou-se hipótese na qual a resistência envolveria o mecanismo de reparo de membrana. A perda do fenótipo de resistência pela falta de cálcio sugerindo a inativação desse mecanismo é um fenômeno previsto corroborando a hipótese. / Gene amplification can be recognized as a protein regulation mechanism in Leishmania. Exposure to non-lethal concentrations of different drugs in isolated manner, such as, methotrexate, primaquine, chloroquine and antimony drives the amplification of specific regions. Examples for amplified regions are contained in chromosomes six and 23. The strains become resistant to these drugs and eventu-ally to other drugs as well. Terbinafine is a synthetic substance used as an antifungal agent. Its mechanism of action is by squalene epoxidase inhibition, blocking ergosterol synthesis, a cell membrane component in Leishmania. Parasite exposure to terbinafine elicits H region amplification. H region fragmentation allowed resistance delimitation to 2.8kb, T1 fragment. By insertional mutagenesis terbinafine resistance gene was defined and termed HTBF. HTBF coded protein has a hydrophilic N-terminal and a hydrophobic C-terminal containing four alpha-helixes, putatively, an integral membrane protein. It possesses homology to Saccharomyces cerevisiae Yip protein, which takes part in the vesicular transport from the endoplasmic reticulum to Golgi apparatus. HTBF gene was detected in sensitive L. major strains and other Leishmania species and its transcript was detected in both resistant and sensitive L. major strains. We raised the hypothesis of a multiple drug resistance locus, since amplified regions induced by one drug could elicit resistance to a second drug. Co-transfection of MRPA to the HTBF transfectant led to a five-fold decrease to antimonial resistance level. Even though these resistance genes amplify together in the H region, they have antagonizing mechanisms of action. Since terbinafine action disrupts membrane integrity, we raised a hypothesis in which resistance involves enhancement of membrane repair machinery. Loss of phenotype caused by the lack of calcium suggests the inactivation of this machinery is a predicted phenomenon, corroborating the hypothesis.

A técnica de PCR pode ser empregada para a detecção e identificação de agentes patogênicos e, tem por isso grande aplicabilidade em estudos de epidemiologia molecular. Particularmente no que se refere às infecções por Leishmania spp., a detecção do seu agente é de suma importância em animais sorologicamente positivos, no caso de inquéritos para a detecção direta em vetores e em animais de vida livre, cujo anti-soro para provas sorodiagnósticas, não são disponíveis. A PCR ainda pode oferecer o recurso de identificação molecular do agente em pesquisa, quando marcadores filogeneticamente informativos são amplificados e seqüenciados. Neste sentido, foi realizado o presente trabalho, cujo objetivo foi avaliar o desempenho analítico e diagnóstico de PCRs baseadas em primers direcionados a marcadores universais para diagnosticar Leishmania spp. localizados em dois genomas da célula parasitária, a saber, kDNA (maxicírculo e minicírculo) e DNA nuclear. Foram avaliadas PCRs baseadas em primers direcionados ao (i) DNA de kinetoplasto (kDNA) minicirculo, ao gene codificador de Citocromo B e Citocromo C Oxidase subunidade II presentes no (ii) kDNA maxicírculo, e ao gene codificador Citicromo C, presente no (iii) DNA nuclear. Pelos resultados infere-se que a PCR direcionada ao kDNA de minicírculo apresentou uma sensibilidade analítica muito superior às PCRs direcionadas ao DNA maxicirculo e nuclear. Pelo menos uma combinação dos primers de cada marcador foi capaz de detectar DNA de todas as espécies da Coleção de Leishmania do Instituto Oswaldo Cruz (CLIOC), tornando-os uma ferramenta útil para identificação de espécies de Leishmania spp. A PCR direcionada ao kDNA de minicírculo apresentou uma sensibilidade diagnóstica também muito superior às PCRs direcionadas ao DNA maxicirculo e nuclear. Amostras de baço e medula óssea produzem informações complementares para diagnóstico post-mortem de Leishmania spp. em cães soropositivos. Finalmente, as amostras de aspirado de medula óssea demonstraram ser uma alternativa confirmatória para o diagnóstico laboratorial do agente em animais soropositivos assintomáticos. / The PCR technique can be employed for the detection and identification of pathogens, and therefore has wide application in molecular epidemiology studies. Particularly in relation to infection by Leishmania spp., the detection of its agent is important in seropositive animals, in the case of surveys for direct detection in vectors and in free-living animals, whose anti-serum for serodiagnosis test are not available. PCR can also offer the molecular identification of the agent, when phylogenetically informative markers are amplified and sequenced. In this sense, we performed the present study, whose aim was to evaluate the analytical and diagnostic performance of PCR based on universal primers that target markers to diagnose Leishmania spp located in two distinct genomes of the parasite cell, namely, kDNA (maxicírcle and minicircle) and nuclear DNA. PCRs were evaluated based on primers targeted to the kinetoplastids (i) DNA (kDNA) minicircles, the cytochrome B and cytochrome C oxidase subunit II genes present in the (ii) kDNA maxicircle and the gene encoding Citicromo C, present in (iii) nuclear DNA. Based on the results, the PCR directed to the kDNA minicircle showed an analytical sensitivity much higher than the PCR targeting the kDNA maxicircle and nuclear DNA. At least one combination of primers of each marker was able to detect DNA from all CLIOC - Leishmania collection of Oswald Cruz institute species, which qualifies a useful tool for species identification of Leishmania spp. The PCR targeted to minicircle kDNA also showed to have a diagnostic sensitivity much higher than PCRs directed to kDNA maxicircle and nuclear DNA. Spleen and bone marrow samples produces additional information post-mortem diagnosis of Leishmania spp. on seropositive dogs. Finally, samples of bone marrow aspirate are an alternative for confirmatory laboratory diagnosis of the agent in asymptomatic seropositive animals.

As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) causam um imenso sofrimento para a pessoa acometida e em muitos casos podem levar o indivíduo a morte. Elas representam um obstáculo devastador para a saúde e continuam a ser um sério impedimento para a redução da pobreza e desenvolvimento socioeconômico. Das 17 doenças desse grupo, a leishmaniose, incluindo a leishmaniose cutânea, tem grande destaque devido sua alta incidência, os gastos para o tratamento e as complicações geradas em processos de coinfecção. Ainda mais agravante, os investimentos direcionados ao controle, combate e principalmente a inovação em novos produtos é ainda muito limitado. Atualmente, a academia tem um importante papel na luta contra essas doenças através da busca de novos alvos terapêuticos e também de novas moléculas com potencial terapêutico. É nesse contexto que esse projeto teve como meta a implantação de uma plataforma para a identificação de moléculas com atividade leishmanicida. Como alvo terapêutico, optamos pela utilização da enzima diidroorotato desidrogenase de Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH), enzima de extrema importância na síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, cuja principal função é converter o diidroorotato em orotato. Esta enzima foi clonada, expressa e purificada com sucesso em nosso laboratório. Os estudos permitiram que a enzima fosse caracterizada cineticamente e estruturalmente via cristalografia de raios- X. Os primeiros ensaios inibitórios foram realizados com o orotato, produto da catálise e inibidor natural da enzima. O potencial inibitório do orotato foi mensurado através da estimativa do IC50 e a interação proteína-ligante foi caracterizada através de estudos cristalográficos. Estratégias in silico e in vitro foram utilizadas na busca de ligantes, através das quais foram identificados inibidores para a enzima LbDHODH. Ensaios de validação cruzada, utilizando a enzima homóloga humana, permitiram identificar os ligantes com maior índice de seletividade que tiveram seu potencial leishmanicida avaliado in vitro contra as formas promastigota e amastigota de Leishmania braziliensis. A realização do presente projeto permitiu a identificação de uma classe de ligantes que apresentam atividade seletiva contra LbDHODH e que será utilizada no planejamento de futuras gerações de moléculas com atividade terapêutica para o tratamento da leishmaniose. Além disso, a plataforma de ensaios otimizada permitirá a avaliação de novos grupos de moléculas como uma importante estratégia na busca por novos tratamentos contra a leishmaniose / Neglected tropical diseases (NTDs) pose a devastating obstacle to health and remain a serious impediment to poverty reduction and socioeconomic development. Of 17 diseases listed among NTDs, the leishmaniasis, including cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis, are characterized by high number of cases and high costs for the treatment, usually of low efficacy and highly toxic. Even more problematic, the investment devoted to combat to control and to develop new therapies remains limited. Nowadays, the Academy has had an important role in the fight against NTDs, contributing in the search of new therapeutic targets and in the development of lead compounds. Within this context, the present project aimed the development of a pipeline for identification of leishmanicidal compounds based on the selective inhibition of the enzyme dihydroorotate dehydrogenase from Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH). LbDHODH acts in the de novo biosynthetic pathway of pyrimidine nucleotides, by catalysing the conversion of dihydroorotate to orotate and has been considered an important macromolecular target against proliferative and parasitic diseases. LbDHODH was successfully cloned, expressed and purified. The target enzyme was characterized by kinetic studies and its structure was solved by X-ray crystallography techniques. Inhibition assays were performed in presence of orotate, product of catalysis and natural inhibitor of DHODH. Its inhibitory potential was evaluated by the estimative of IC50 and the protein-ligand interaction was characterized by crystallographic studies. In silico and in vitro strategies were used in the search for LbDHODH inhibitors. Cross-validation studies were performed against the human homologue enzyme. Inhibitors displaying higher selectivity index were evaluated against both promastigote and amastigote forms of Leishmania braziliensis. Our work allowed the identification of a new class of compounds that display selective inhibition of LbDHODH and show leishmanicidal activity. They will be used as prototypes for the development of new generations of LbDHODH inhibitors. Moreover, our pipeline can be used to screen large number of chemical libraries as tool for the identification of different chemical entities that can contribute to the development of new therapeutic strategies for the treatment of leishmaniasis.