O desenvolvimento de uma vacina contra malária causada por P. falciparum é prejudicado pelo alto nível de polimorfismo apresentado pelos antígenos desse parasito. O dimorfismo alélico é um padrão no qual os alelos observados de um gene se encontram divididos em duas famílias. A proteína dimórfica MSP-6 se associa à proteína MSP-1 (também dimórfica) na superfície do merozoíto. Genes de msp-6 de 21 isolados obtidos de pacientes do Brasil, mais 2 isolados da Tanzânia, África, foram seqüenciados para estudo da diversidade nucleotídica e distribuição geográfica dos alelos. As duas famílias possuem distribuição global. Não foi verificada associação entre o dimorfismo de MSP-1 e MSP-6. O gene ortólogo de msp-6 em P. reichenowi, grupo irmão de P. falciparum, foi seqüenciado para estudos evolutivos. Os alelos dimórficos de MSP-6 aparentam ter surgido de uma população ancestral polimórfica, tendo sido mantidos no presente por seleção balanceada. O alto grau de conservação encontrado dentro de cada família alélica torna MSP-6 um potencial alvo de uma vacina contra a malária. / The development of a vaccine against malaria caused by Plasmodium falciparum has been hampered by the high level of antigen polymorphism exhibited by this parasite. Allelic dimorphism is a pattern in which every observed allele of a gene is clearly grouped into one of two families. The dimorphic protein MSP-6 forms a complex with MSP-1 (also dimorphic) on merozoite surface. The msp-6 genes were sequenced in isolates obtained from 21 patients from Brazil, plus 2 isolates from Tanzania, Africa, to study nucleotide diversity and geographic distribution of alleles. Both families are globally distributed. Moreover, no association was observed between the MSP-1 and MSP-6 allelic types. Orthologous gene of msp-6 in P. reichenowi, chimpanzee parasite and sister group of P. falciparum, was sequenced for evolutionary studies. Dimorphic alleles of MSP-6 seem to have originated from an ancestral polymorphic population and are maintained by balancing selection. The high degree of conservation observed within each allelic family makes MSP-6 an promising target for vaccine development.

Os genes var de Plasmodium falciparum codificam a proteína PfEMP1 expressa na superfície de eritrócitos infectados e que medeia os fenômenos de citoaderência e \"rosetting\". Ambos os fenômenos estão diretamente associados à malária grave, e seu domínio mais N-terminal, DBL1alfa, media especificamente \"rosetting\". Análise de seqüências DBL1alfa de isolados brasileiros e de outros países revelou que a similaridade entre elas não pode predizer origem geográfica. Com o objetivo de determinar se existem seqüências DBL1alfa associadas à malária grave, analisamos as seqüências DBL1alfa expressas em parasitas obtidos de pacientes brasileiros com esta manifestação clínica e encontramos que as seqüências predominantemente expressas apresentavam uma ou duas deleções de cisteínas. Significativamente, apesar de freqüentes no genoma de parasitas de pacientes com malária não grave, essas seqüências foram raramente expressas. Esses dados demonstram a primeira associação de seqüências PfEMP1 expressas e malária grave em pacientes da Amazônia Brasileira. / Plasmodium falciparum var genes code for PfEMP1, a protein expressed on the surface of infected erythrocytes, and which mediates cytoadherence and rosetting. Both phenomena are directly associated with severe malaria and the most N-terminal domain, DBL1alfa, specifically mediates rosetting. DBL1alfa sequence analysis from Brazilian and worldwide isolates revealed that sequence similarities cannot predict geographical origin. To determine whether there are DBL1alfa sequences associated with severe malaria, we examined expressed var DBL1alfa sequences in patients with severe malaria from the Brazilian Amazon and found that the predominantly expressed DBL1alfa sequences from these parasites lacked 1-2 cysteine residues. Significantly, these sequences were amply found on the genomic repertoire of parasites from patients with mild malaria and yet they were rarely expressed. These data demonstrate the first association of particular PfEMP1 expressed sequences and severe malaria in patients from the Brazilian Amazon.

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Coletaram-se amostras diárias de sangue de 20 em 20 minutos no pré-tratamento (D0), 24 horas após o início da medicação (D1) e no 8º dia de acompanhamento (D7), quando o paciente já se encontrava assintomático. Todos os pacientes apresentavam parasitemia negativa em D7. Dosaram-se: os níveis séricos de cortisol em D0, D1 e D7; DHEA em D0 e D7; os níveis de anticorpos totais IgG anti-P. falciparum, anti-P. vivax, e anticorpos IgM anti-P. falciparum em D0. Comparam-se os níveis séricos de cortisol dos três dias, concluindo-se que os níveis de cortisol eram significativamente mais elevados em D0 do que nos outros dias. Foram correlacionados os níveis de cortisol com a parasitemia, obtendo-se como significativas as correlações entre cortisol D0 e parasitemia D1, assim como cortisol D1 com parasitemia D1, levando-se a deduzir que o cortisol pode interferir na resposta inicial à terapêutica de pacientes com malária por P. falciparum. O cortisol foi correlacionado com a temperatura, tempo de evolução da doença, níveis de anticorpos IgG anti-P. falciparum, não se obtendo resultados estatisticamente significativos, levando a inferir que a temperatura não interfere nos níveis de cortisol e o mesmo não interfere nos níveis de anticorpos, e não apresenta variações importantes com o tempo de evolução da doença. Os níveis de DHEA em D0, foram significativamente mais elevados do que em D7, apesar dos pacientes estarem sintomáticos há mais de um dia, já que um estímulo mantido do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) leva a uma diminuição deste esteróide. O DHEA foi correlacionado com a parasitemia obtendo-se um resultado significativo na correlação DHEA D0 com parasitemia D1. A correlação entre cortisol e DHEA em D0 não foi significativa (p = 0,057), porém este resultado leva a crer que o DHEA acompanha o aumento dos níveis de cortisol. Obteve-se uma correlação negativa entre DHEA e tempo de evolução de doença, apesar destes níveis estarem aumentados no pré-tratamento. Calculou-se a correlação parcial entre cortisol, DHEA e temperatura, concluindo-se que a temperatura interfere positivamente na correlação cortisol e DHEA. Uma vez que a febre reflete o momento em que ocorre a lise das hemácias secundária a esquizogonia, provavelmente esta lise com conseqüente liberação de citocinas serve como um fator agudizador da estimulação do eixo HPA, sugerindo que a liberação dos dois hormônios apresenta mecanismo comum. A correlação entre DHEA e anticorpos não foi significativa, portanto o DHEA não deve interferir na produção de anticorpos de pacientes com malária por P. falciparum. / The main purpuse of our study was to determine the levels of both cortisol and dehydroepiandrosterone (DHEA) in serum samples from patients suffering from Plamodium falciparum malaria. Since cortisol is potentially immunesupressive, and, conversely, DHEA is inherently immunopotentiating, we sought to assess the possible association between serum levels of these steroids and patient's clinical conditions. We enrolled to participate in this study 24 patients aged 12 to 47 years, of whom 18 were male and 6 female, suffering from uncomplicated P. falciparum malaria. All patients lived in areas of the Amazon were malaria is endemic. Half of them were found to be primo-infected, whereas the others were being reinfected by P. falciparum when recruited for this investigation. Blood samples were obtained from each patients as follows: at 20-minutes intervals during the pre-treatment phase (i. e. on day 0, D0), 24 hours after starting drug therapy (D1) and at the 8th day of follow-up (D7), when patients were asymptomatic. All patients at D7 presented with negative parasitemia. Serum levels of cortisol and DHEA were measured on D0, Dl and D7 and D0 and D7, respectively. In addition, the determination of IgG antibodies to both P. falciparum and P. vivax was performed only on D0. Our results indicated that levels of cortisol in serum samples collected on D0 were significantly higher than those of D1 and D7. High levels of cortisol on D0/D1 and significant parasitemia on D1 led us to postulated that this corticosteroid may interfere with the initial response of P. falciparum-infected patients to treatment. The cortisol levels did not correlate with the intensity of fever, duration of illness and the levels of IgG antibories to P. falciparum. These findings suggest that temperature does not interfere with the cortisol levels, and these, on the other land, do not significantly ralate to either antibody response or the duration of illness. The DHEA levels were found to be significantly more elevated on D0 than on D7, even though patients were already symptomatic for more than one day when first serum samples was taken. The progressive decrease in the DHEA levels is therefore likely to be mediated by a continuous stimulus from the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. Similarly to cortisol, the DHEA levels on D0 correlated significantly with D1 parasitemia. Thus, it is suggested that in cortisol levels paralels that for DHEA. Of interest, the DHEA serum levels seem to inversely correlate with the duration of illness, in spite of high levels of this steroid detected at the pre-treatment phase. A not significant correlation has been noted if cortisol and DHEA serum levels are compared with temperature. This clinical parameter, however, was found to directly interfere with the correlation that exist between both cortisol and DHEA levels. It is known that fever reflects the occasion when erythrocytes disrupt from the schizogony, with release of cytokines , which act as an acute stimulating factor for the HPA axis. It would therefore be proposed that liberation of both hormones has a commom mechanism. The lack of significant interrelationships between DHEA levels and IgG antibodies indicates that this hormone does not seem to interfere with the production of antibodies by P. falciparum infected patients.

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

A malária apresenta um alto índice de mortalidade com mais de 500 mil mortes registradas em 2013. Para agravar a situação de saúde pública, foi descrito o surgimento de resistência às drogas usadas na terapêutica da doença. Torna-se necessário a identificação e o estudo de novos alvos antimaláricos. A via MEP se mostra como um potencial alvo para o desenvolvimento de drogas contra P. falciparum uma vez que está ausente em humanos. Nossos objetivos foram avaliar a função da vitamina E biossintetizada pelo parasita, caracterizar a biossíntese de vitamina K1 e o metabolismo de fitol. Esse estudo determinou que a vitamina E biossintetizada pelo parasita atua no sistema redox do parasita. Por outro lado, mostramos que a biossíntese de vitamina K1 é ativa no parasita e detectamos sua forma reduzida. Por fim, observamos que existe uma via de reaproveitamento de fitol em P. falciparum assim como em plantas. O estudo abre oportunidades para um desenvolvimento racional de novos antimaláricos e aprofunda o conhecimento na biologia do parasita. / Malaria has the highest mortality rate with more than 500 000 deaths in 2013. The public health situation gets worse because it has been described the emergence of resistance to common drugs used in the treatment of disease. It is necessary to identify and study of new antimalarial targets. The MEP pathway is a potential target for drug development against Plasmodium falciparum once it is absent in humans. Our objectives were to evaluate the function of vitamin E biosynthesized by the parasite and characterize the biosynthesis of vitamin K1 and the phytol metabolism. This study determined that vitamin E biosynthesized by the parasite operates in the redox system of the parasite. We show the biosynthesis of vitamin K1 is active on parasite and we detected its reduced form. Finally, we demonstrate that there is a phytol salvage pathway in P. falciparum as well as plants. The study opens opportunities for the rational development of new antimalarials and deepens knowledge on parasite biology.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (M.S.P.H.)--University of South Florida, 2009. / Title from PDF of title page. Document formatted into pages; contains 57 pages. Includes bibliographical references.

La forme la plus sévère de paludisme est causée par le parasite unicellulaire P. falciparum. Lors de la phase intra-érythrocytaire de son développement, P. falciparum met en place des fonctions métaboliques nécessaires à son développement dans l'érythrocyte, à sa multiplication et enfin à sa dissémination vers d'autres érythrocytes. Comprendre et élucider les structures et les dynamiques du réseau métabolique chez le parasite, permettent de découvrir de nouvelles voies métaboliques et des étapes clefs qui peuvent jouer un rôle important dans le développement du parasite. Elles permettent également de déterminer le mécanisme d'action des agents antipaludiques et de mieux comprendre les résistances associées aux traitements existants. Dans cet objectif, une approche métabolomique ciblée, utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) a été utilisée. Cette approche consiste en une quantification absolue de métabolites impliqués dans les voies de biosynthèse des phospholipides membranaires du parasite mais également d'autres métabolites qui reflètent son statut métabolique. Nous avons dans un premier temps, déterminé les distributions et les quantités absolues des métabolites présents dans un érythrocyte infecté par P. falciparum en comparaison avec un érythrocyte sain. Nous avons également mis en évidence les perturbations causées par cette infection sur le métabolisme de l'érythrocyte humain ainsi que les différents échanges qu'entretien le parasite avec sa cellule hôte mais également avec le milieu extracellulaire. Le métabolisme phospholipidique de Plasmodium est complexe car il possède plusieurs voies de synthèses opérant à partir de précurseurs initiaux distincts et conduisant à la synthèse d'un même produit final. Dans l'objectif d'étudier la contribution relative des différentes voies métaboliques dans la biosynthèse des phospholipides majoritaires chez P. falciparum (PC et PE), nous avons développé une approche qui consiste à incuber les érythrocytes infectés en présence de précurseurs marqués. / The most severe form of malaria is caused by the single-celled parasite P. falciparum. During the intra-erythrocytic stage of its development, P. falciparum implements several metabolic functions necessary for its development in the erythrocyte, its multiplication and finally to its spread to other erythrocytes. Understand and elucidate the structures and the dynamics of the parasite's metabolic network is useful to discover new metabolic pathways and key steps that may play an important role in the development of the parasite. They also help determine the mechanism of action of antimalarial agents and better understand the resistances associated with available treatments. For this purpose, a targeted metabolomics approach, using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used. This approach consists of an absolute quantitation of metabolites involved in the biosynthesis of membrane phospholipids of the parasite but also other metabolites that reflect its metabolic status. We initially determined the distributions and the absolute amounts of metabolites in infected erythrocytes in comparison with healthy erythrocytes. We also highlighted the disruption caused by this infection on the metabolism of the human erythrocyte and the various interactions between the parasite and its host cell as well as the extracellular medium. The phospholipids metabolism of Plasmodium is complex because it has several synthetic pathways operating from separate initial precursor and leading to the synthesis of a single end product. With the aim to study the relative contribution of these different metabolics pathways in the biosynthesis of the most important phospholipids in P. falciparum (PC and PE), we have developed an approach that involves incubation of infected erythrocytes in the presence of labeled precursors.

Parmi les manifestations cliniques du paludisme où P. falciparum est le principal responsable des formes graves, les manifestations pulmonaires sont souvent sous-estimées. Malgré de nombreuses études tentant de mieux comprendre les mécanismes inflammatoires mis en jeu dans l'aggravation de la maladie, des zones d'ombres persistent. Pour étudier les interactions hôte-parasite et identifier des biomarqueurs de classification et d'évolutivité de l'accès palustre, nous avons effectué une étude de cohorte longitudinale prospective à l'Hôpital Monkole de Kinshasa, par une approche combinée immunologique et transcriptomique sur 30 jours. L'étude devant porter initialement sur les atteintes pulmonaires a été recentrée sur l'étude de la sévérité de l'accès palustre devant le peu de patients présentant des atteintes pulmonaires.A travers l'approche immunologique, une réponse pro-inflammatoire de type Th1 modérée est activée à l'admission des patients impaludés. L'approche transcriptomique a permis de le relier à une activation modérée des monocytes/macrophages médiée par la voie de signalisation de l'IL-12, toutefois plus importante chez les accès graves. L'infection palustre, et plus particulièrement l'accès grave paraissent être fortement sous dépendance de la réponse Th17 et plus particulièrement à l'activité des neutrophiles. La mise en place d'une réponse Th2 est également observée chez les patients impaludés. A J7, la réponse Th2 est majoritaire, associée à une importante activité hématopoïétique. A J30, les patients sont guéris et présentent globalement un profil similaire aux témoins.Ces résultats sont à confirmer et à approfondir par une augmentation de notre cohorte. / Among complications of the malaria access, mostly due to P. falciparum, the pulmonary injuries are often underestimated. Despite numerous studies trying to better understand the inflammatory mechanisms involved in disease worsening, they are still poorly understood. In view to study the host-parasite interactions and identify biomarkers according to severity of malaria, a prospective longitudinal cohort study was carried out in Monkole Hospital (Kinshasa) through a combined immunological and transcriptomic approach, with a follow up on 30 days. Initially, the study concerned the pulmonary injuries, but was focused on the the severity of malaria because of a weak patients number with lung damages.The immunological approach highlighted a moderate Th1 pro-inflammatory response at admission. The transcriptomic approach allowed to connect it with a moderate activation of monocytes/macrophages, mediated by IL-12 signaling pathway, higher in severe malaria. Malaria infection, particularly severe malaria, appears to be strongly dependent on Th17 response, especially to neutrophil activity. The establishment of a Th2 response is also observed in malaria patients. On day 7, Th2 response is predominant, associated with significant hematopoietic activity. On day 30, patients are cured and present a similar profile to healthy controls.These results have to be confirmed with an increased cohort.

Um importante fator de patogenicidade de P. falciparum, causador da malária, é a presença de antígenos altamente polimórficos, codificados por famílias multigênicas como var e rif. O grande polimorfismo destes genes em isolados de diferentes regiões contrasta com o fato de existirem, em diferentes isolados de campo brasileiros, alelos conservados. Respostas humorais contra estas proteínas são consideradas importantes na aquisição de proteção contra os sintomas da doença em regiões endêmicas. Portanto, medimos a resposta humoral contra antígenos recombinantes PfEMP1 e RIFIN e detectamos níveis baixos de resposta tanto em indivíduos sintomáticos quanto em indivíduos assintomáticos infectados pelo parasita. Estas respostas foram baixas quando comparadas às respostas contra MSP119 da superfície do merozoíta e parecem ser de curta duração. Com base nestes resultados, as respostas contra domínios DBLa, em situações hipoendêmicas, parecem ocorrer em função da presença do parasita circulante, e não são relacionadas à proteção contra os sintomas clínicos da doença. / An important factor in the pathogenicity of P. falciparum, the causing agent of malaria is the expression of highly polymorphic antigens encoded by the multigene families var and rif. The extreme polymorphism of these genes in strains from different geographical regions is in contrast with the observation of a number of conserved alleles found in Amazonian isolates. The humoral response against these proteins is considered an important factor in the immunity against symptomatic infection in áreas with high transmission. We measured the antibody response against recombinant PfEMP1 and RIFIN antigens and detected low responsiveness of symptomatic and asymptomatic malaria infected individuals. These responses were not only weak when compared to the anti-merozoite surface protein 1 response, but also ceased rapidly after the removal of circulating parasites. On the basis of these results, the response against DBLa seems to be dependent on the presence of parasites and not important for the observed protection against symptomatic infection in hypoendemic settings.