Capítulo 1 A transformação (metaciclogênese) das formas proliferativas epimastigotas do Trypanosoma cruzi em formas não proliferativas e infectivas - tripomastigotas metacíclicos - é um passo crucial que ocorre naturalmente no trato digestivo do inseto vetor reduviídeo. Este processo pode ser reproduzido in vitro em condições químicas definidas quando o meio de diferenciação TAU é suplementado com L-prolina e L-glutamato. Está bem estabelecido que prolina é uma fonte importante de energia e de carbono nos tripanossomatídeos, mas são poucas as evidências de sua participação na diferenciação intracelular do parasita no hospedeiro vertebrado. Este fato nos levou a desenvolver um modelo experimental para verificar se havia uma relação entre concentração de prolina e eclosão de formas tripomastigotas. Culturas mantidas sem L-prolina produziram consistentemente menos formas tripomastigotas quando comparadas a culturas mantidas em L-prolina, 20 - 200 µM. A atividade de transporte de L-prolina foi 15 vezes e 23 vezes maior nos epimastigotas intracelulares em relação a amastigotas e tripomastigotas, respectivamente. A concentração de prolina medida nos epimastígotas intracelulares (0,73 ± 0101 mM) é bem menor que a de amastigotas (6,61 ± 0,01 mM) e tripomastigotas (2,74 ± 0,02 mM). Todos os estágios, no entanto, apresentaram concentração de prolina bem maior do que as células hospedeiras, na ordem de 0,27 ± 0,03 mM. A análise do efeito de prolina sobre os diferentes estágios intracelulares mostrou a importância desse aminoácido na transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas. Capítulo 2 A diferenciação das formas infecciosas tripomastigotas do Trypanosoma cruzi a formas amastigotas não-infectivas e replicativas ocorre normalmente no citoplasma de células infectadas. Um estudo sobre o envolvimento de proteínas fosfatase do tipo 1 e 2A na diferenciação extracelular a 37ºC e 33ºC de tripomastigotas a formas amastigotas foi realizado, utilizando-se o clone CL-14 de T cruzi. Demonstrou-se que Caliculina A (um inibidor de proteínas fosfatase 1 e 2A) desencadeia a transformação de tripomastigotas a amastigotas em pH neutro, através da passagem por formas intermediárias flageladas semelhantes aos epimastigotas. O tratamento de tripomastigotas com duas concentrações de Caliculina A (1nM e 5 nM) resultou, após 6 horas de incubação, em mais de 50% de formas epimastigota-símiles. Após 8 horas de tratamento, todos os tripomastigotas estavam diferenciados a formas amastigotas ou epimastigota símiles. Tripomastigotas metacíclicos do clone CL-14 submetidos ao mesmo tratamento com Caliculina A não apresentaram alterações morfológicos dentro do período de incubação de 8 horas. Capítulo 3 Fatores ambientais, como a temperatura, e a presença ou ausência de metabólitos tais como a L-prolina influenciam a diferenciação intracelular do Trypanosoma cruzi do clone CL-14. Estes fatos, juntamente com a ausência de dados na literatura sobre o perfil proteico de epimastigotas intracelulares levou-nos a estudar o perfil de expressão de proteínas durante a transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas em culturas celulares mantidas a 37ºC (temperatura restritiva), comparando-as com aquelas cuja manutenção foi feita a 33ºC (temperatura permissiva). Também foram comparados os perfis proteicos quando os parasitas foram obtidos de culturas celulares mantidas na ausência ou presença de diferentes concentrações de L-prolina. Para tanto, foram feitas preparações de frações enriquecidas em membranas e frações citossólicas dos diferentes estágios do parasita para posterior resolução por eletroforese bidimensional. Através desta análise foi possível identificar polipeptídeos comuns entre os diferentes estágios bem como polipeptídeos específicos de cada estágio de desenvolvimento. / Chapter 1 The transformation of the proliferative epimastigotes of Trypanosoma cruzi into the non-proliferative and infective metacyclic trypomastigotes (metacyclogenesis) is a crucial step occuring naturally in the digestive tract of the reduviid insect vector. This process can be reproduced, in vitro, under chemically defined conditions. It is well established that L-proline is an important energy and carbon source for trypanosomatids but no evidence for its participation in the differentiation of vertebrate host stages of the parasite exists in the literature. This fact prompted us to develop an experimental model to study whether a correlation exits between proline concentration and trypomastigote bursting. In fact, cultures maintained in the absence of L-proline consistently produced fewer trypomastigote forms when compared to cultures maintained in 20 - 200 µM L-proline. The transport activity of L-proline was 15-fold and 23-fold higher in intracellular epimastigote-like forms as compared to amastigotes and trypomastigotes, respectively. Interestingly, proline concentration in intracellular epimastigote-like parasites was 0.73 ± 0.01 mM, as compared to 6.61 ± 0.01 mM for amastigotes and 2.74 ± 0.02 mM for trypomastigotes, while host cells showed an intracellular proline concentration of 0.27 ± 0.03 mM. The data suggest the importance of L-proline in the transformation of intracellular epimastigote-like forms to trypomastigotes. Chapter 2 Differentiation of the infective trypomastigote form of Trypanosoma cruzi to the non-infective and replicative amastigotes normally occurs in the cytoplasm of infected cells. A study about the envolvement of protein phosphatases type 1 and 2A in the extracellular differentiation at 37ºC and 33ºC from trypomastigotes to amastigotes was undertaken using the CL-14 clone of T. cruzi. Calyculin A (an inhibitor of protein phosphatases 1and 2A) triggers the transformation of trypomastigotes to amastigotes at neutral pH through epimastigote-like intermediate forms. Treatment of trypomastigotes for 6 hours with two Calyculin A concentrations (1 nM and 5 nM) resulted in more than 50% of epimastigote-like forms. After 8 hours, all trypomastigotes were differentiated to amastigotes or epimastigotes-like forms. Metacyclic trypomastigotes from the CL-14 clone submitted to the same treatment with Calyculin A showed no morphological changes.

O presente projeto de pesquisa teve por objetivo a descoberta de metabólitos secundários potencialmente bioativos contra atividade parasitária e como agentes anti-virais e antibióticos, usando desreplicação como metodologia essencial na seleção e priorização de extratos brutos oriundos de invertebrados, para a descoberta de produtos naturais estruturalmente inéditos.<br /><br />Foram preparados diversos extratos de invertebrados marinhos a partir de um fracionamento inicial. O desenvolvimento e a aplicação de uma metodologia de desreplicação permitiu a seleção de três organismos de estudo, Iotrochota birotulata, Amathia verticillata, e Tedania brasiliensis. Os extratos destes organismos foram submetidos a diferentes metodologias de fracionamento, isolamento e purificação de substâncias, dependendo dos resultados de desreplicação para cada organismo.<br /><br />Como resultado do isolamento e identificação de substancias destes organismos, obteve-se dois compostos já conhecidos na literatura e dezesseis compostos inéditos, dos quais dois são derivados sintéticos. De todos os compostos isolados, a pseudoceratidina, as desbromopseudoceratidinas e as tedamidas A e B apresentaram um índice de seletividade de 243.1, 217.1 e 89.3 respectivamente para Leishmania (L.) infantum, e o composto N12-acetilpseudoceratidina de 23.2 para Trypanosoma cruzi, sendo estes resultados muito promissores para a utilização das estruturas destas moléculas como potenciais modelos para o desenvolvimento de fármacos. / This research project aimed at the discovery of potentially bioactive secondary metabolites against parasitic activity and as antiviral agents and antibiotics, using dereplication as an essential methodology in the selection and prioritization of crude extracts derived from invertebrates, to the discovery of natural products structurally unpublished.<br /><br />Various extracts of marine invertebrates from an initial fractionation were prepared. The development and application of a dereplication methodology allowed the selection of three study organisms, Iotrochota birotulata, Amathia verticillata, and Tedania brasiliensis. The extracts of these organisms were subjected to different methods of fractionation, isolation and purification of substances, depending on the results of dereplication for each organism.<br /><br /> As a result of the isolation and identification of substances of these organisms, it obtained two compounds already known in the literature and unpublished sixteen compounds, two of which are synthetic derivatives. In all isolated compounds, pseudoceratidina, the desbromopseudoceratidinas and tedamidas A and B showed an index of selectivity 243.1, 217.1 and 89.3 respectively for Leishmania (L.) infantum, and the compound N12-acetilpseudoceratidina 23.2 for Trypanosoma cruzi, which are very promising results for the use of these molecules as structures potential models for drug development.

La maladie de Chagas est une maladie parasitaire causée par le protozoaire Trypanosoma cruzi et transmise par des insectes hématophages . Elle est composée de 2 phases : la phase aiguë et la phase chronique. Parmi les individus infectés, 30 % développent la forme chronique de la maladie. Les patients présentent des atteintes cardiaques, digestives (œsophage, côlon) et cardiodigestives. Notre étude a été focalisée sur les patients atteints de cardiomyopathie chagasique (CCC). Notre objectif est d’identifier des gènes de susceptibilité pouvant être impliqués dans le développement des formes chroniques. Notre étude a permis de mettre en évidence une variation d’expression de certains gènes entre les CCC et les contrôles. Nous nous sommes également intéressés aux processus épigénétiques pouvant réguler l’expression des gènes. Une étude de la méthylation de l’ADN croisée avec l’étude du transcriptome nous ont permis d’identifier des gènes présentant à la fois des variations d’expression et de méthylation. Pour certains de ces gènes, nous avons démontré que la méthylation est responsable de la variation d’expression observée. Enfin, nous avons étudié un ARN long non-codant, MIAT. Nous avons démontré qu’il est surexprimé chez les CCC par rapport aux contrôles et dans un modèle murin infecté par T. cruzi. De plus, l’analyse de l’expression de micro-ARNs couplée à une analyse de transcriptome nous a permis d'identifier plusieurs micro-ARNs indispensables à la régulation de l’expression des gènes. Enfin, une étude protéomique nous a permis de mettre en évidence une augmentation de la production de protéine pour certains gènes, en lien avec l’augmentation de l’expression observée. / Chagas disease is a parasitic disease caused by the protozoan Trypanosoma cruzi and transmitted by the hematophagous insects. The disease is composed by acute and chronic phases. Among the infected individuals, 30 % develop chronic form. They suffer from heart, digestive (esophagus, colon) and cardiodigestives injury. Our study was focused on patients with dilated chagasic cardiomyopathy (CCC). Our goal is to identify susceptibility genes that may be involved in the development of chronic forms. Our study revealed a variation in the expression of certain genes between CCC group and controls. We are also interested in epigenetic processes that can regulate the expression of genes. A study of the DNA methylation crossed with the transcriptome allowed us to identify genes presenting both variations in expression and methylation. For some of these genes we demonstrated that methylation is responsible for the expression variation observed. Finally, we studied a long non-coding RNA called MIAT. Our study demonstrated that it is overexpressed in CCC compared to controls and in a murine model infected by T. cruzi. Furthermore, the analysis of the expression of micro-RNAs crossed with transcriptome analysis allowed us to identify several micro-RNAs whose functions are essential in the regulation of gene expression. Finally, a proteomic study allowed us to demonstrate an increase in the production of protein for certain genes, correlated with the increase in expression levels observed.

Les anticorps à réactivité croisée sont caractérisés par leur capacité à reconnaitre des épitopes différents de ceux qui ont causé leur induction. Cela se produit lorsque des similitudes structurales entre les deux déterminants antigéniques deviennent suffisantes pour permettre une liaison spécifique. Nous rapportons ici pour la première fois la présence, à une haute fréquence, d'anticorps dans des échantillons de sang provenant de sujets vivant en France avec une protéine de Trypanosoma cruzi. Nous avons appelé ces anticorps ''Trypanosoma cruzi Cross-reactive antibodies'' ou TcCRA. Nos résultats montrent une forte séroprévalence des anticorps à réaction croisée, suggérant qu'ils sont induits par un immunogène largement répandu, acquis dès l’enfance et qui ne semble pas être associé à des agents pathogènes communs en clinique humaine. Les recherches effectuées in silico orientent vers un virus de la famille des Herpesviridae. Cette hypothèse est renforcée par la documentation d’un profil sérologique de séroconversion chez un patient qui a subi une transplantation de cellules souches allogéniques. Ce premier travail va servir de base à la mise en oeuvre d’investigations cliniques rétrospectives et prospectives destinées à élucider l’étiologie et l’importance clinique du biomarqueur TcCRA / Cross-reactive antibodies are characterized by their recognition of antigens that are different from the trigger immunogen. This happens when the similarity between two different antigenic determinants becomes adequate enough to enable a specific binding. Here, we report for the first time the presence, at an ‘‘abnormal’’ high frequency in blood samples from French human subjects, of antibodies that cross-react with a protein of Trypanosoma cruzi. We called these antibodies ‘‘Trypanosoma cruzi Cross-Reactive Antibodies’’ or TcCRA. Our findings show a large seroprevalence of cross-reactive antibodies and suggest that they are induced by a widely spread immunogen, acquired during childhood. Furthermore TcCRA serology does not seem to be associated with commonly known pathogens in clinical routine. Our hypothesis of the implication of a viral agent in the induction of TcCRA was further put forward when we documented a seroconversion pattern in a patient after allogenic stem cell transplantation. This initial exploratory work will serve as the basis for organizing prospective and retrospective clinical investigations, where we will pursue the analysis of TcCRA in order to elucidate its etiology and clinical importance

Os tripanosomatídeos inferiores, que infectam plantas e insetos, apresentam propriedades bioquímicas e moleculares similares a Leishmania sp. e Trypanosoma cruzi. Similaridades antigênicas entre estes parasitas são conhecidas à muito tempo, mas somente alguns poucos estudos comparativos sobre a imunorreatividade humoral cruzada foram descritos. No presente trabalho nós analisamos a imunorreatividade cruzada de extratos antigênicos totais de oito tripanosomatídeos inferiores por ELISA, com soros de humanos e cães infectados com T. cruzi e Leishmania sp. Segundo as positividades e dados de reatividade média para ELISA os tripanosomatídeos inferiores foram divididos em dois grupos. ELISA-G1 compreendeu 4 parasitas para os quais se obtiveram 100% de positividade e elevadas médias de absorbância, similar aos dados obtidos para L. chagasi para hospedeiros humanos e cães. Nos casos humanos, soros de pacientes chagásicos crônicos apresentaram 100% de positividade somente para o ELISA com T. cruzi, sem diferenças entre os tripanosomatídeos inferiores. Por outro lado amostras de doenças não relacionadas apresentaram baixa reatividade cruzada com os tripanosomatídeos inferiores. Apesar da sua posição taxonômica em várias sessões e sua antiga divergência estes resultados mostraram semelhança antigênica entre os tripanosomatídeos inferiores e os patogênicos, e podem ser uma fonte alternativa de antígenos para a detecção de anticorpos principalmente em casos de leishmaniose visceral. / \"Lower trypanosomatids\", that infect plant and insect, present biochemical and molecular similarities to Leishmania sp. and Trypanosoma cruzi. Antigenic similarities between those parasites are known for a long time, but only few comparative investigations about immune humoral cross-reaction were described. In the current work we analyze the cross-immunoreactivity of crude extract from eight lower trypanosomatids by ELISA, with human and dog host samples infected with T. cruzi and Leishmania sp. ELISA positivity and data of mean title of human or dog visceral leishmaniasis cases, the lower trypanosomatids were divided in two groups. ELISA-G1 comprised by 4 parasites resulted in 100% positivity and high mean of absorbance, similar data to those obtained with L. chagasi, with human or dog hosts. In human cases, Chagas disease chronic cases showed 100% positive only with ELISA performed with T. cruzi, with no differences among lower trypanosomatids. Otherwise samples with other non correlated disease presented low cross-reaction with lower trypanososmatids. In spite of, their taxonomic position in various sections and their old divergence these results showed a strong antigenic similarity between pathogenic and lower trypanosomatids, and could be an alternative source of antigen for the detection of antibodies against host mainly with visceral leishmaniasis cases.

Compostos &#945;-aminocarbonilícos como ácido 5-aminolevulínico (ALA) e aminoacetona (AA) apresentam um grande potencial pró-oxidante, pois sofrem reações de enolização e subseqüente oxidação aeróbica, com a formação de espécies radicalares de oxigênio, íons NH4+ e &#945;-oxoaldeídos potencialmente citotóxicos. A &#945;-aminocetona 1,4-diamino-2-butanona (DAB), um análogo da putrescina, é um agente microbicida de vários parasitas incluindo Trypanosoma cruzi. Acredita-se que o mecanismo de morte desencadeado por DAB nos parasitas seja por meio da inibição competitiva da ornitina descarboxilase (ODC), importante enzima do metabolismo de poliaminas, muito embora tenha sido observado de igual forma danos oxidativos nestes parasitas quando tratados com DAB. O objetivo deste trabalho é esclarecer o mecanismo de oxidação química de DAB e sua ação pró-oxidante à cultura de células de mamíferos (LLC-MK2 e RKO), assim como sua atividade microbicida contra tripomastigotas de Trypanosoma cruzi. Demonstramos aqui que DAB, quimicamente similar ao ALA e AA, sofre reação de oxidação catalisada por íons fosfato, e por íons de metais de transição como Fe(II) e Cu(II), resultando na formação de radicais de oxigênio, H2O2, NH4+, 2-oxo-4-aminobutanal como produto principal da oxidação de DAB e de compostos ciclicos de caracter pirrólico. Danos oxidativos observados em ferritina, apotransferrina e liposomos de cardiolipina e fosfatidilcolina (20:80) contribuem para a nossa hipótese de ação pró-oxidante de DAB. O tratamento de células de mamíferos das linhagens LLC-MK2 (IC50 1,5 mM, tratamento de 24 h) e RKO (IC50 0,3 mM, tratamento de 24 h) com DAB levou à alteração do balanço redox celular, à ativação de resposta antioxidante e ao desencadeamento de morte celular via apoptose e parada de ciclo celular. Em culturas de tripomastigotas de T. cruzi o tratamento com DAB culminou na redução da motilitidade e viabilidade destes parasitas (IC50 0,2 mM, tratamento de 4 h), assim como depleção do conteúdo tiólico acompanhado pelo aumento da atividade de TcSOD. Além do mais, DAB mostrou-se eficiente em limitar a invasão de tripomastigotas às células hospedeiras (LLC-MK2) e reduzir a proliferação de amastigotas intracelulares, contudo fortemente relacionada à necrose das células hospedeiras infectadas, uma vez que são alvos mais susceptíveis de ação oxidativa. Estes resultados suportam nossa hipótese que DAB exerce ação pró-oxidante e contribui deste modo com o mecanismo já descrito de morte celular associada à inibição da biossíntese de poliaminas em vários microorganismos. / &#945;-Aminocarbonyl componds such as 5-aminolevunilic acid (ALA) and aminoacetone (AA) have been shown to exhibit pro-oxidant properties. These compounds undergo phosphate-catalyzed enolization in physiological pH and subsequent aerobic oxidation, yielding reactive oxygen species, NH4+ ions and an &#945;-oxoaldehyde highly cytotoxic. The &#945-aminoketone 1,4-diamino-2-butanone (DAB) is a putrescine analogue and a microbicidal agent to various parasites including Trypanosoma cruzi. The mechanism of DAB toxicity to these parasites is attributed to DAB competitive inhibition of ornithine decarboxylase (ODC), a key enzyme on polyamine biosynthesis, although it has also been shown DAB isto implicated in oxidative damage to these parasites. Our aim is to clarify the mechanism of DAB aerobic oxidation and of its putative pro-oxidant activity to mammalian cell cultures (LLC-MK2 and RKO cell linages) and to Trypanosoma cruzi trypomastigotes. Here we show that, similar to ALA and AA, DAB undergoes aerobic oxidation in presence of phosphate ions and of transition metal ions such as Fe(II) and Cu(II), yielding oxygen radicals, H2O2, NH4+ and 2-oxo-4-aminobutanal accompanied by its condensation cyclic products displaying pyrrolic characteristics. Oxidative alterations to ferritin, apotransferrin and liposomes of cardiolipin and phosphatidylcholine (20:80) were observed under DAB treatment strongly supporting our hypothesis of DAB pro-oxidative activity. DAB treatment of mammalian cultured cells LLC-MK2 (IC50 1.5 mM, 24 h incubation) and RKO (IC50 0.3 mM, 24 h incubation) resulted in redox imbalance, induction of antioxidant response, activation of apoptosis pathway and cell cycle arrest. DAB is shown here to trigger Trypanosoma cruzi trypomastigotes decreased parasite motility and viability (IC50 0.2 mM, 4 h incubation), as well as redox thiol imbalance parallel to increase TcSOD activity. In addition, DAB efficiently hampered host cell (LLC-MK2) invasion by trypomastigotes. In addition, intracellular amastigotes showed to be susceptible to DAB toxicity, although strongly related to necrosis of infected host cells, which are more vulnerable to oxidative stress. Altogether, these data support our hypothesis that oxidative stress contributes to DAB cytotoxicity.

As técnicas sorológicas são os testes de referência para o diagnóstico da doença de Chagas, porém, são pouco efetivas para avaliar a resposta ao tratamento, uma vez que a soronegativação pode levar muitos anos. As sorologias também são usadas para identificar episódios de reativação em pacientes com algum grau de imunodeficiência, por exemplo, os co-infectados pelo HIV. Já a hemocultura e o xenodiagnóstico possuem elevada especificidade e baixa sensibilidade, requerendo de 30 a 120 dias para a liberação do resultado final, podendo gerar resultados falso-negativos especialmente na fase crônica da infecção. Diante disso, a PCR em tempo real (qPCR), técnica com elevada sensibilidade e especificidade, poderia ser utilizada para detectar e quantificar a carga parasitária, permitindo o diagnóstico de episódios de reativação e o monitoramento de pacientes em tratamento. A escolha dos alvos de amplificação e dos iniciadores da qPCR é desafiadora, já que ainda não existe consenso na literatura sobre a melhor sequência alvo de amplificação e os melhores iniciadores. No presente estudo, foram selecionados iniciadores do DNA nuclear (F2/B3) e do mitocondrial (32F/148R) de T. cruzi. Posteriormente, para validação dos ensaios, foram obtidas amostras de sangue, cérebro, coração, pulmão, fígado, baço, rim, intestino, glândulas adrenais, tecido adiposo e tecido muscular esquelético de 24 camundongos Swiss adultos, infectados intraperitonealmente com 103 formas tripomastigotas da cepa Y de Trypanosoma cruzi. Amostras foram colhidas no 13º, 26º e 61º dias pós-infecção, correspondendo a diferentes intensidades de carga parasitária (alta, média e baixa). As amostras foram analisadas por qPCR com SYBR Green. Os resultados mostraram que os iniciadores do DNA nuclear e mitocondrial detectaram T. cruzi de forma específica, sendo que as maiores cargas parasitárias foram detectadas pelos iniciadores do DNA nuclear, embora os iniciadores do DNA mitocondrial tenham apresentado maior sensibilidade analítica (0,002 e 0,0002 de um único parasito, respectivamente). As duas qPCR obtiveram índices adequados de reprodutibilidade e repetibilidade inferiores a 25%. Os parâmetros de eficiência, (90%- 110%) e linearidade (R2 >= 0.98) das duas qPCR apresentaram valores adequados de acordo com o estabelecido pela literatura especializada. A comparação do threshold cycle (CT) das duas qPCR não apresentou diferença estatística. Em relação à carga parasitária foi possível detectar o DNA do parasito em todas as amostras de sangue e tecidos, com distribuição universal, porém heterogênea, e em todas as fases da infecção. O modelo animal utilizado neste estudo foi adequado para validar as duas qPCR voltadas à detecção e quantificação da carga parasitária. De acordo com os parâmetros estabelecidos, as duas qPCR, com iniciadores do DNA nuclear e do mitocondrial, foram padronizadas e validadas com sucesso, sendo capazes de quantificar todos os tipos de amostras (sangue e órgãos), nas fases aguda, subaguda e crônica da doença, sinalizando positivamente para a utilização dos dois ensaios moleculares no diagnóstico da infecção por T. cruzi. / Serological techniques are the gold standards for the diagnosis of Chagas\' disease, but are not very effective in evaluating the response to treatment, since seronegativation may take many years. Serology is also used to identify reactivation episodes in patients with some degree of immunodeficiency, for example those co-infected with HIV. Hemoculture and xenodiagnosis have high specificity and low sensitivity, requiring 30 to 120 days for releasing a final result, and they can generate false-negative results especially in the chronic phase of infection. Therefore, real-time PCR (qPCR), a technique with high sensitivity and specificity, could be used to detect and quantify the parasite load, allowing the diagnosis of reactivation episodes and the monitoring of patients undergoing treatment. The choice of amplification targets and qPCR primers is challenging since there is as yet no consensus in the literature about the best amplification target sequence and the best primers. In the present study, primers from the nuclear (F2/B3) and mitochondrial, kDNA (32F/148R) T. cruzi sequences were designed. Samples were obtained from the blood, brain, heart, lung, liver, spleen, kidney, intestine, adrenal glands, adipose tissue and skeletal muscle tissue of 24 adult Swiss mice, infected intraperitoneally with 103 trypomastigote forms of the Y strain of Trypanosoma cruzi. The samples were collected at the 13th, 26th and 61st post-infection days, corresponding to different parasite load levels (low, medium and high), and were analyzed by qPCR with SYBR Green. The results showed that the nuclear and mitochondrial DNA primers detected T. cruzi DNA in a specific way. The nuclear primers detected higher parasite load levels than the kDNA ones, although the kDNA primers presented higher analytical sensitivity (0.002 and 0.0002 of a single parasite, respectively). The two qPCRs showed adequate reproducibility and repeatability indexes, i.e., below 25%. The efficiency parameters, (90% - 110%) and linearity (R2 >=0.98) of the two qPCRs showed adequate values according to the established literature. The comparison of the threshold cycle (CT) of the two qPCRs found no statistical difference. Regarding the parasite load, it was possible to detect the parasite DNA in all blood and tissue samples, with universal distribution, however heterogeneous, and at all stages of infection. The animal model used in this study was adequate to validate the two qPCRs for the detection and quantification of the parasite load. According to established parameters, the two qPCRs, with nuclear and mitochondrial primers, were successfully standardized and validated, being able to quantify all types of samples (blood and organs), in the acute, subacute and chronic phases of the disease, signaling positively to the use of both molecular assays in the diagnosis of T. cruzi infections.

O presente projeto de pesquisa teve por objetivo a descoberta de metabólitos secundários potencialmente bioativos contra atividade parasitária e como agentes anti-virais e antibióticos, usando desreplicação como metodologia essencial na seleção e priorização de extratos brutos oriundos de invertebrados, para a descoberta de produtos naturais estruturalmente inéditos.<br /><br />Foram preparados diversos extratos de invertebrados marinhos a partir de um fracionamento inicial. O desenvolvimento e a aplicação de uma metodologia de desreplicação permitiu a seleção de três organismos de estudo, Iotrochota birotulata, Amathia verticillata, e Tedania brasiliensis. Os extratos destes organismos foram submetidos a diferentes metodologias de fracionamento, isolamento e purificação de substâncias, dependendo dos resultados de desreplicação para cada organismo.<br /><br />Como resultado do isolamento e identificação de substancias destes organismos, obteve-se dois compostos já conhecidos na literatura e dezesseis compostos inéditos, dos quais dois são derivados sintéticos. De todos os compostos isolados, a pseudoceratidina, as desbromopseudoceratidinas e as tedamidas A e B apresentaram um índice de seletividade de 243.1, 217.1 e 89.3 respectivamente para Leishmania (L.) infantum, e o composto N12-acetilpseudoceratidina de 23.2 para Trypanosoma cruzi, sendo estes resultados muito promissores para a utilização das estruturas destas moléculas como potenciais modelos para o desenvolvimento de fármacos. / This research project aimed at the discovery of potentially bioactive secondary metabolites against parasitic activity and as antiviral agents and antibiotics, using dereplication as an essential methodology in the selection and prioritization of crude extracts derived from invertebrates, to the discovery of natural products structurally unpublished.<br /><br />Various extracts of marine invertebrates from an initial fractionation were prepared. The development and application of a dereplication methodology allowed the selection of three study organisms, Iotrochota birotulata, Amathia verticillata, and Tedania brasiliensis. The extracts of these organisms were subjected to different methods of fractionation, isolation and purification of substances, depending on the results of dereplication for each organism.<br /><br /> As a result of the isolation and identification of substances of these organisms, it obtained two compounds already known in the literature and unpublished sixteen compounds, two of which are synthetic derivatives. In all isolated compounds, pseudoceratidina, the desbromopseudoceratidinas and tedamidas A and B showed an index of selectivity 243.1, 217.1 and 89.3 respectively for Leishmania (L.) infantum, and the compound N12-acetilpseudoceratidina 23.2 for Trypanosoma cruzi, which are very promising results for the use of these molecules as structures potential models for drug development.

Trypanosoma cruzi e Trypanosoma brucei são os agentes etiológicos da doença de Chagas e da doença do sono, respectivamente. Ambos são tripanossomatídeos, apresentam um ciclo de vida que alterna entre os hospedeiros mamíferos e os hospedeiros invertebrados e apresentam o metabolismo baseado no consumo de aminoácidos e/ou glicose, dependendo da disponibilidade de nutrientes no ambiente. Neste trabalho foi demonstrado a importância da glutamina (Gln) em diferentes aspectos da biologia do T. cruzi e a relevância da Gln e da enzima glutamina sintetase (GS) para formas sanguícolas de T. brucei. A Gln é transportada pelo T. cruzi e pelo T. brucei a partir do meio externo. Em T. cruzi foi demonstrado que esse transporte é realizado por um único sistema, saturável, específico, dependente de ATP e do gradiente de H+ na menbrana do parasita. Também foi demonstrado que a Gln é importante para replicação das formas amastigotas e epimastigotas, além de promover o processo de metaciclogênese. Tratamento com análogos estruturais da Gln dimuiu a proliferação do estágio epimastigota e também a diferenciação para tripomastigota metacíclico. Além do mais células infectadas e tratadas com os análogos apresentaram redução do número de tripomastigotas que eclodiram das células, demonstrando que a Gln também é importante para os estágios intracelulares. Em formas sanguícolas de T. brucei, a enzima GS é ativa, mas é incapaz de suprir a necessidade de Gln do parasita, fazendo com que seja completamente dependente do transporte a partir do meio externo. A Gln é importante para a proliferação formas sanguícolas e correta progressão do ciclo celular. Em meio sem Gln os parasitas são incapazes de manter a proliferação normalmente, sendo que este processo é dependente da concentração de Gln no meio externo. Também foi demonstrado que a Gln participa do processo de modificação pós-traducional de glutamilação da tubulina. Conclui-se portanto que a Gln é um aminoácido fundamental para sobrevivência do T. cruzi e do T. brucei. / Trypanosoma cruzi and Trypanosoma brucei are the etiologic agent of Chagas disease and sleeping sickness, respectively. Both parasites are trypanosomatids that have a complex life cycle, which alternates between a mammalian host and insect vector. T. cruzi and T. brucei are able to use carbohydrates and amino acids as energy source, depending on availability of nutrients in the different environments that parasites go through in the life cycle. In this work we demonstrate that glutamine (Gln) is an important metabolite that participates in many biological processes in T. cruzi, and the relevance of the enzyme glutamine synthetase and Gln in bloodstream forms of T. brucei. T. cruzi and T. brucei are able to uptake Gln from the medium. T. cruzi incorporate Gln through a single and saturable transport system. Gln uptake system is dependent on ATP intracellular levels and H+ gradient and is a highly specific system. Also was demonstrated that Gln is important to replicative stages amastigote and epimastigote, and promotes the metacyclogenesis process. The treatment with Gln analogs impared the epimastigote replication and the differentiation from epimastigote to trypomastigote metacyclic. Moreover, analogs treatment in the infected cells decrease the number of trypomastigotes released from the cells, suggesting that Gln is important to intracellular development of T. cruzi. This work also demonstrates that the enzyme glutamine synthetase is active in bloodstream forms from T. brucei, but is not enough to produce the amount of Gln required by the parasite. T. brucei, bloodstream forms are completely dependent of Gln uptake from the medium. The proper proliferation rate and correct cell cycle progress are dependent of Gln concentration in the medium. Moreover Gln participates in the tubulin glutamylation process in bloodstream forms; this is a post translational modification that is important to microtubules dynamics and cytokinesis process. We concluded that Gln is a fundamental amino acid to maintenance of T. cruzi and T. brucei.

Submitted by Ana Maria Fiscina Sampaio (fiscina@bahia.fiocruz.br) on 2012-07-19T19:54:59Z No. of bitstreams: 1 Gisele Batista Carvalho. Análise da expressão dos Genes e IGF-1, HGF, VEGF - CPqGM - Dissertação de Mestrado - 2008.pdf: 634399 bytes, checksum: c4a7c8d54e5c114e87ff5e2c2cd711b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-19T19:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gisele Batista Carvalho. Análise da expressão dos Genes e IGF-1, HGF, VEGF - CPqGM - Dissertação de Mestrado - 2008.pdf: 634399 bytes, checksum: c4a7c8d54e5c114e87ff5e2c2cd711b0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz. Salvador, Bahia, Brasil / Nos últimos anos estudos têm demonstrado a participação de citocinas e fatores de proliferação e diferenciação na regeneração do miocárdio em condições de agressão. Os fatores que influenciam a regeneração do miocárdio na fase aguda da infecção por T. cruzi na qual ocorre um processo massivo de destruição do miocárdio, ainda são desconhecidos. Neste trabalho foi investigada a expressão dos genes de HGF, IGF-1, VEGF e TNF-α no coração de camundongos durante o curso da infecção aguda por T. cruzi. Fragmentos de corações de camundongos C57Bl/6 infectados com cepa Colombiana de T. cruzi, sacrificados com 15, 25 30, 40 e 60 dias pós-infecção, foram analisados pela técnica de PCR em tempo real. A expressão dos genes de HGF, IGF-1, VEGF e TNF-α no coração foi avaliada e correlacionada ao grau de inflamação, fibrose e parasitemia nos tempos de infecção analisados. Foi observado um aumento significativo na expressão dos genes de TNF-α e IGF-1 durante toda a fase aguda da infecção, enquanto que a expressão de HGF apresentou-se diminuída. Já a expressão do gene de VEGF não foi significativamente alterada no decorrer da infecção. As expressões dos genes de HGF, IGF-1 e TNF-α apresentaram uma correlação negativa com a parasitemia e a inflamação. Estes resultados indicam que o miocárdio produz vários mediadores solúveis em resposta à infecção por T. cruzi, que podem ter uma participação tanto nos mecanismos de lesão, como o TNF-α, como na recuperação da lesão tecidual promovida pela infecção por T. cruzi, como é o caso do IGF-1. Outros estudos devem ser realizados no sentido de melhor entender o papel destes mediadores produzidos localmente ou trazidos pela circulação no processo de reparo do miocárdio pela infecção por T. cruzi. / Studies carried out in the past few years have demonstrated the participation of cytokines and growth factors related to cell proliferation and differentiation in the regeneration of the myocardium after injury. The factors involved in the regeneration of the myocardium during the acute phase of T. cruzi infection, when a process of massive destruction of the myocardium occurs, are not known. In this work we investigated the gene expression of HGF, IGF-1, VEGF e TNF-α in the hearts of mice during the acute infection by T. cruzi. Heart fragments of C57Bl/6 mice infected by Colombian strain T. cruzi were obtained 15, 25 30, 40 e 60 days after infection and analyzed by real time PCR. The gene expression of HGF, IGF-1, VEGF, and TNF-α in the heart was evaluated and correlated to the degree of inflammation, fibrosis and parasitemia at the time points analyzed. A significant increase in TNF-α and IGF-1 gene expression was observed during the acute phase of infection, whereas the expression of HGF was decreased. The expression of VEGF gene was not significantly altered during infection. The expression of HGF, IGF-1, and TNF-α genes showed a negative correlation with parasitemia and inflammation. The results indicate the miocardium as a source of soluble mediators, in response to T. cruzi infection, which may participate both in the mechanisms of lesion induction, in the case of TNF-α, as well as in the repair of tissue lesions promoted by T. cruzi infection, such as IGF-1. Additional studies should be carried out in order to understand the role of these mediators produced locally or brought by the circulation in the process of lesion repair in the miocardium during T. cruzi infection.