Malária, causada por parasitas Plasmodium spp., ainda contribui com cerca de 400 mil mortes anuais sendo uma das mais vastas doenças de nosso tempo. Plasmodium falciparum, que causa a malária tropical, leva a forma mais severa da doença. Não obstante, há alguns grupos com resistência nativa conhecidas como, por exemplo, a siclemia ou enzimopatias como no caso da deficiência da glicose 6-fosfato desidrogenase. Apesar dos anos de pesquisa, até hoje os exatos mecanismos que conferem proteção, permanecem desconhecidos. Contudo, várias hipóteses, como o aumento da resposta imune inata ou a resposta melhorada contra os danos oxidativos dentro dos eritrócitos são discutidos. Este trabalho foca nos sistemas de defesa contra danos oxidativos em Plasmodium falciparum usando parasitas geneticamente modificados em células sanguíneas vermelhas anormais. O aumento de diferentes sistemas antioxidantes deveria fornecer um olhar aprofundado dos mecanismos de proteção destes eritrócitos modificados. Neste trabalho demonstramos a importância da Glutationa-S-Transferase para a sobrevivência do parasita em eritrócitos com a deficiência da glicose 6-fosfato desidrogenase. Isso leva a hipótese de que níveis aumentados de ROS nas células vermelhas geram uma alta quantidade de xenobióticos no parasita, resultando na morte da célula. / Malaria, caused by Plasmodium spp., remains with more than 400.000 deaths annually one of the vastest diseases of our time. Plasmodium falciparum, is the most dangerous species leading to severe malaria. Nevertheless, there are some native resistances known like sickle cell trait or enzymopathies such as glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. However, the protection mechanism is still unknown. Hypotheses like a better innate immune response or the increased oxidative stress inside the altered erythrocytes are discussed. This work is focusing on the oxidative defence system of P. falciparum using transgenically modified parasites cultured in wild-type and abnormal red blood cells. Elevated expression levels of different anti-oxidative systems in P. falciparum should give a deeper insight of the protection mechanism of the altered erythrocytes. In this work, we show the importance of the Glutathione-S-Transferase (GST) for the proliferation of the malaria pathogen in erythrocytes with glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. This leads to the hypothesis that the increased ROS level in these red blood cells generating a high amount of xenobiotics within the parasite which results in cell death.

O aumento da resistência do parasita da malária a maioria da drogas antimaláricas disponíveis, tornandose necessário pesquisar novos compostos com potencial atividade antimalárica. O objetivo desta tese foi inicialmente caracterizar a atividade do risedronato contra as formas intraeritrocitárias do parasita in vivo, além de identificar seu possível mecanismo de ação. A IC50 do risedronato foi de 20 <font face=\"Symbol\">mM em culturas de Plasmodium falciparum. Risedronato reduziu a biossíntese de FOH e GGOH e a isoprenilação de proteínas, inibindo a transferência do grupo FPP para as proteínas farnesiladas, entretanto, a transferência do GGPP para as proteínas geranilgeraniladas não foi inibida, isto também ocorreu quando proteínas ras e rab foram analisadas, sugerindo que a droga está inibindo a enzima FPPS. A enzima FPPS de P. falciparum foi expressa e obtivemos uma proteína recombinante fusionada a GST (rPfFPPS). Os substratos IPP, DMAPP, GPP e FPP foram utilizados para determinação da atividade catalítica da enzima, demonstrando FPP e GGPP como principais produtos. Os valores de Km para os diferentes substratos foi determinado. Demonstramos também que rPfFPPS é inibida por risedronato, podendo ser explorado como potencial alvo antimalárico. / The increased resistance of the malaria parasite most of antimalarial drugs are available, making it necessary to search for new compounds with potential antimalarial activity. The aim of this thesis was initially characterize the activity of risedronate against intraerythrocytic forms of the parasite in vivo, and identify its possible mechanism of action. The IC50 of risedronate was 20 <font face=\"Symbol\">mM in cultures of Plasmodium falciparum. Risedronate reduced biosynthesis and FOH, GGOH and protein isoprenylation, inhibiting the transfer of FPP group for farnesylated proteins, however, the transfer of GGPP to geranygeranylated proteins was not inhibited, this also occurred when ras and rab proteins were analyzed, suggesting that the drug is inhibiting the enzyme FPPS. The FPPS enzyme from P. falciparum was expressed and obtained a recombinant protein fused to GST (rPfFPPS). The substrates IPP, DMAPP, GPP and FPP were used to determine the catalytic activity of the enzyme, demonstrating FPP and GGPP as main products. The Km values for the various substrates were determined. We also demonstrate that rPfFPPS is inhibited by risedronate, which can be exploited as potential antimalarial target.

Casos de malária importada, contraídos em região endêmica, mas diagnosticados em um país não-endêmico, são um evento raro mas com desfecho potencialmente fatal. Nosso objetivo foi investigar se a análise de genomas mitocondriais permite inferir a origem geográfica de casos importados de malária vivax diagnosticados nos EUA, comparando os resultados com aqueles obtidos por análise de DNA microssatélite. Foi sequenciado o genoma mitocondrial completo de 63 amostras de P. vivax provenientes de infecções importadas dos EUA, além de 7 amostras do Brasil e 6 do Panamá. A rede de haplótipos com DNA mitocondrial foi construída com 412 sequências e foi possível classificar com precisão a origem geográfica presumida dos isolados da América do Sul, Coréia, Sudeste Asiático e Melanésia, porém os isolados do Sul da Ásia, América Central e África não puderam ser classificados geograficamente. A análise bayesiana realizada com a tipagem de marcadores de microssatélites não apresentou sucesso quanto à classificação geográfica dos isolados de P. vivax. / Cases of imported malaria, infection acquired in an endemic region, but diagnosed in a non-endemic country, are rare but can lead to a fatal outcome. Our objectives were investigate whether the analysis of mitochondrial genomes allows inferring the geographic origin of isolates of P. vivax derived from cases of imported malaria diagnosed in the USA, and compare the performance of mitochondrial genome and DNA microsatellite analysis. We sequenced full mitochondrial genomes from 63 P. vivax isolates collected at the USA from imported infections, and 7 samples from Brazil and 6 Panama. A network of mitochondrial DNA haplotypes was built with 412 genomic sequences and were able to classify accurately isolates from South America, Korea, Southeast Asia and Melanesia according to their presumed geographic origin, but failed to do so with samples from South Asia, Central America and Africa. The Bayesian analysis performed by typing microsatellite markers showed no success on the classification of geographical isolates of P. vivax.

A proteína de ligação em Duffy (PvDBP) dos merozoítos de P. vivax se liga a glicoproteínas de membrana, chamadas de grupo sanguíneo Duffy, conhecidas como DARC. Indivíduos DARC negativos são normalmente resistentes a infecção estágio sanguínea por P. vivax; portanto, PvDBP é um forte antígeno canditato a vacina. Aqui, investigamos respostas de anticorpos contra três proteínas derivadas de PvDBP e MSP119, em 343 indivíduos de uma região Amazônica brasileira. Anticorpos contra Sal III-His, OII-His, Sal III-IV-GST e MSP119-GST foram encontrados em 43,7%, 39,0%, 14,3% e 38,8% dos indivíduos. Os indivíduos FY*BESFY*BES foram os que menos apresentaram anticorpos contra PvDBP, porém encontramos proporções similares de respondedores entre indivíduos com outros genótipos. A análise de sequências revelou muitas variantes da região II de PvDBP em 41 isolados. A mais comum (encontrada em 28,8% dos isolados), difere de Sal I e PNG- O em seis codóns de aminoácidos. Nenhuma variante tipo Sal I, cujo protótipo de vacina está em teste clínico, foi encontrada nos parasitas locais. / The Duffy binding protein (PvDBP) of the P. vivax merozoites, which binds to a erythrocyte membrane glycoprotein known as Duffy blood group antigen for chemokines (DARC). DARC-negative individuals are usually resistant to blood-stage infection with P. vivax; therefore, PvDBP is a major vaccine candidate antigen. Here, we investigated antibody responses to three proteins derived from PvDBP and MSP119, in 343 subjects in the Amazon of Brazil. Antibodies to Sal III-His, OII-His, Sal III-IV-GST and MSP119-GST were found in 43,7 %, 39,0%, 14,3% and 38,8% of the subjects. FY*BESFY*BES individuals were less likely to have antibodies to PvDBP, but we found similar proportions of seropositive subjects with other genotypes. Sequence analysis revealed several region II PvDBP variants in 41 local P. vivax isolates. The most common of them (found in 28,8% isolates) differs from Sal I and PNG-O alleles in six amino acid codons. No Sal I-type variant, from which a PvDBP-based vaccine prototype currently under clinical testing has been derived, was found in local parasites.

Na região litorânea de São Paulo, Anopheles cruzii e An. homunculus são, respectivamente, vetores principal e secundário de Plasmodium sp. Essas espécies de anofelinos são de difícil identificação taxonômica, sobretudo as fêmeas. Embora habitem um largo intervalo altitudinal, elas apresentam afinidades diferenciais aos microambientes da mata atlântica. Devido a esse contexto, o objetivo do trabalho foi obter diagnose alar para An. cruzii e An. homunculus além de caracterizar morfológica e geneticamente as populações em perspectiva sazonal, temporal e microambiental. Utilizando a morfometria geométrica alar foi possível distinguir ambas espécies. As comparações temporais tanto em An. cruzii como em An. homunculus mostraram diferenciação morfológica. Houve alta diferenciação genética intrapopulacional em todos os grupos amostrados (79,6% a 99,3%) e a diversidade haplotípica foi acima de 0,97 em todas as populações de An. cruzii, com poucos haplótipos compartilhados entre as amostras sazonais e geográficas. Os resultados sugerem que há regionalismo associado à paisagem em An. cruzii. Há substituição populacional em curto período de tempo, demonstrado pelo alto número de haplótipos diferentes e formato alar entre inverno e verão. / In the coastal region of São Paulo, Anopheles cruzii and An. homunculus are, respectively, the primary and secondary vectors of Plasmodium sp. These species are difficult of taxonomic identification, especially females. These anophelines exhibit differential affinities to the microenvironments of the Atlantic Forest. The aim of this research was to obtain wing diagnosis for An. cruzii and An. homunculus, besides morphological and genetically characterize the populations in seasonal, temporal and microenvironmental perspectives. Using geometric morphometrics was possible to distinguish between both species. The temporal comparisons in both An. cruzii and An. homunculus shown apparent morphological differentiation. There were high values of genetic differentiation within populations sampled in all groups and haplotype diversity was high in all An. cruzii populations analyzed with few shared haplotypes among seasonal and geographical samples. The results suggest that regionalism is associated with the landscape in populations of An. cruzii of hill and plain. There is a significant population replacement in a short period of time, demonstrated by the high number of different haplotypes and wing shape between winter and summer.

Nesta dissertação, identificou-se que as drogas esqualestatina, fosmidomicina, risedronato e nerolidol apresentam atividades sinérgicas e aditivas quando administradas em cultura de P. falciparum. Esses resultados contribuem para a compreensão da biologia do parasita e abrem estudos para possíveis antimaláricos. Identificou-se a especificidade da droga esqualestatina inibidora da enzima fitoeno sintase por meio de marcações metabólicas utilizando precursor radioativo ([3H]GGPP), e análise pela técnica de cromatografia (RP-HPLC). Realizou-se testes de inibição para determinar o valor da IC50 na linhagem pRM2-Fito-HA, a qual encontra-se super expressando enzima fitoeno sintase e encontrou-se um valor IC50 de 5 <font face=\"Symbol\">mM para o isolado 3D7 enquanto que para a linhagem pRM2-Fito-HA foi de 30 <font face=\"Symbol\">mM. Demonstrando assim que a enzima fitoeno sintase é o principal, senão único alvo da esqualestatina em P. falciparum, o que sugere que este composto ou derivado do mesmo são potenciais antimalaricos. / In this thesis, we found that the drug squalestatin, fosmidomicina, risedronate, nerolidol have synergistic and additive activity when administered in cultured P. falciparum. These results contribute to the understanding of the biology of the parasite and open studies for potential antimalarials. We identified the specific drug squalestatin inhibiting phytoene synthase enzyme by using metabolic markers radioactive precursor ([3H] GGPP) by the technique of analysis and chromatography (RP-HPLC). Held inhibition tests to determine the IC50 value of the strain in pRM2-Phyto-HA, which is super expressing phytoene synthase enzyme and met an IC50 value of 5 microM to isolate 3D7 whereas for strain pRM2 -Phyto-HA was 30 <font face=\"Symbol\">mM. Thus demonstrating that the enzyme phytoene synthase is the primary, if not sole target of squalestatin in P. falciparum, which suggests that this compound or derivative thereof as potential antimalarials.

A malária é uma das principais e a mais disseminada das parasitoses humanas. A falta de uma vacina eficaz e o problema da resistência aos fármacos tem contribuído para o adiamento da solução do controle desta infecção. A busca de novos alvos biológicos tem se concentrado, em parte, na compreensão de vias metabólicas. Em P. falciparum, identificamos a biossíntese das duas formas da vitamina K (filoquinona e menaquinona). Na via MEP foram caracterizadas duas importantes enzimas bifuncionais, a farnesil difosfato sintase/geranilgeranil difosfato sintase (FPPS/GGPPS) capaz de formar farnesil difosfato e geranilgeranil difosfato e octaprenil pirofosfato sintase/fitoeno sintase (OPP/PSY) responsável pela biossíntese da cadeia isoprênica que se liga ao anel da via de ubiquinona, como também forma o primeiro caroteno na via de carotenóides. Este projeto tem como objetivo caracterizar o gene MenA da biossíntese de MQ, determinar a localização de FPPS/GGPPS em P. falciparum e investigar a importância de OPP/PSY e de FPPS/GGPPS no ciclo intraeritrocítico de P. falciparum. / Malaria is one of the main widespread human parasites. The lack of an effective vaccine and the problem of drug resistance haves contributed to the delay of the control solution of this infection. The search for new biological targets has focused in part on the understanding of metabolic pathways. In P. falciparum, identified the biosynthesis of the two forms of vitamin K (phylloquinone and menaquinone). In the MEP pathway were characterized two important bifunctional enzyme, farnesyl diphosphate synthase/geranylgeranyl diphosphate synthase (FPPS/GGPPS) able to form farnesyl diphosphate and geranylgeranyl diphosphate and octaprenyl pyrophosphate synthase/phytoene synthase (OPP/PSY) responsible for the biosynthesis of isoprenic side chains attached to the benzoquinone ring of ubiquinones, but also forms the first carotene in the carotenoid pathway. This project aims to characterize the MenA gene from the MQ biosynthesis, determine the localization of FPPS/GGPPS and investigate the importance of OPP/PSY and FPPS/GGPPS in intra-erythrocytic cycle of P. falciparum.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:54:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIANA ANGELICA SANTOS RODRIGUES FERREIRA.pdf: 11901316 bytes, checksum: 6d7d6074465de974860aa8fde54abd66 (MD5) Previous issue date: 2013-11-25 / Os empreendimentos hidrelétricos podem causar impactos ambientais os quais trazem como consequência a alteração da dinâmica populacional de vários insetos, dentre eles mosquitos do gênero Anopheles, amplamente conhecidos por serem vetores de malária. O estudo teve por objetivo realizar um diagnóstico sobre o comportamento da incidência de malária no município de Aripuanã, Mato Grosso, onde está localizada a Usina Hidrelétrica Dardanelos, e verificar a relação entre os casos de notificação compulsória frente aos dados primários obtidos nas etapas de campo. As coletas dos Anopheles ocorreram trimestralmente, ao longo do ano de 2012, através de metodologias como as Armadilhas Luminosas do Tipo CDC e Tubo de Sucção com Isca Humana. Além das coletas de dados primários, foram consultados casos de notificação compulsória de malária na Secretaria Municipal de Saúde de Aripuanã, Mato Grosso, Setor de Vigilância em Epidemiologia. As análises dos resultados foram feitas por meio de testes estatísticos, a saber: Teste T de Student, Qui-Quadrado e Análise de Variância (ANOVA). O Teste T foi utilizado para comparar a diferença no número de casos de malária antes e depois da construção da usina como também para comparar a abundância de anofelinos coletados nas diferentes técnicas empregadas. O Qui-Quadrado foi empregado para verificar se houve diferença entre a abundância de indivíduos coletados nas diferentes estações climáticas. Já a ANOVA foi utilizada para saber se houve alteração nas coletas dos anofelinos nos ambientes apresentados nas áreas de influência da UHE Dardanelos. Para todas as análises foi adotado um nível de significância de 0,05. Os resultados mostraram que Aripuanã possui casos de malária que foram reduzidos nos anos referentes à construção da usina. O ano de 2012 apresentou 113 casos, sendo o mês de janeiro referente às chuvas, com maior representatividade. No referido mês não foi catalogado nenhum anofelino nas áreas da usina, uma vez que as chuvas dificultaram o trabalho da amostragem das armadilhas. Todos os resultados abordados mostraram que não houve diferença significativa para os testes realizados. Portanto, foi possível verificar que ocorre transmissão de malária em Aripuanã e que na região da usina possui o vetor Anopheles darlingi que está relacionado a transmissão da enfermidade.

O interesse em compreender a epidemiologia da malária no Brasil, fornecendo subsídios para seu controle, decorre principalmente de sua elevada morbidade em populações expostas continuamente ao risco de infecção. Entre março de 2010 e abril de 2011, foram realizados quatro cortes transversais em um assentamento agrícola localizado no estado do Amazonas, com o recrutamento de 395 indivíduos de idades entre dois meses e 66 anos. Considerando os resultados moleculares obtidos por PCR em tempo real em 731 amostras sanguíneas, obteve-se uma taxa de positividade de 17,8%, aproximadamente três vezes maior do que a detectada pelo exame microscópico, com a detecção de infecções mistas apenas pela técnica molecular. Cerca de dois terços das infecções diagnosticadas eram assintomáticas. Os resultados enfatizam a importância de infecções assintomáticas infecções, muitas vezes submicroscópicas, na manutenção da transmissão de plasmódios e caracterizam o papel de aspectos comportamentais ligados à idade e à exposição cumulativa à malária. / Understanding the epidemiology of malaria in Brazil, to support malarias control, has attracted interest mainly due to its high morbidity in populations continuously exposed to the risk of infection. Between March 2010 and April 2011, four cross-sectional were performed in a farming settlement located in the state of Amazonas, with the recruitment of 395 patients aged between two months and 66 years. Considering the molecular results obtained by real time PCR in 731 blood samples, we obtained a positivity rate of 17.8%, nearly three times greater than that detected by microscopic examination, with the detection of mixed infections only by molecular technique. About two-thirds of diagnosed infections were asymptomatic. The results emphasize the importance of asymptomatic infections, often submicroscopic, to the maintenance of the transmission of parasites and characterize the role of behavioral issues related to the age and cumulative exposure to malaria.

A malária é uma das prioridades da pesquisa mundial na área de desenvolvimento de vacinas. Apesar da contínua e crescente atividade de pesquisa nessa área, ainda não existe uma vacina capaz de impedir a infecção pelo Plasmodium spp. Devido ao complexo ciclo de vida deste agente, uma formulação vacinal eficaz para a indução de uma resposta imune protetora deverá conter uma combinação de regiões imunodominantes de antígenos do parasita. Portanto, este trabalho visou caracterizar a resposta imune humoral induzida pela imunização experimental de camundongos com o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1), região C-terminal da Proteína 1 da Superfície do Merozoíto e a Proteína 3&#946; da Superfície do Merozoíto de P. vivax, administradas isoladamente ou em combinação. As proteínas recombinantes foram purificadas por cromatografia de afinidade e por cromatografia de troca iônica, posteriormente foram analisadas por RP-HPLC confirmando o elevado nível de pureza das amostras. A imunogenicidade dessas formulações foi avaliada em duas linhagens de camundongos BALB/c e C57BL/6, e na presença de dois adjuvantes Quil A e Poly I:C. Os títulos de anticorpos IgG foram determinados por ELISA. Os camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos, emulsificados em Quil A ou Poly I:C apresentaram altos títulos de anticorpos (log10>4), assim como os camundongos imunizados com os antígenos administrados individualmente. Em contraste, os camundongos BALB/c imunizados com a combinação dos antígenos apresentaram títulos de anticorpos mais baixos contra a proteína MSP119 ou contra as proteínas MSP119 e AMA-1 quando administradas na presença dos adjuvantes Quil A e Poly I:C, respectivamente. Interessantemente, observamos um aumento significativo nos títulos de anticorpos dos camundongos C57BL/6 imunizados com a combinação dos antígenos emulsificados em Poly I:C contra a proteína MSP3&#946;. A razão entre as subclasses de IgG mostraram um perfil de reposta mista Th1/Th2, em todos os grupos testados. Os anticorpos específicos mantiveram-se elevados por 6 meses após a última imunização, mostrando que a resposta imune induzida pelas imunizações experimentais foi duradoura. Nossos dados, em conjunto, demonstram que a combinação de antígenos pode ser uma estratégia promissora de vacinação contra a malária. / Malaria is one of the priorities of global research in the area of vaccine development. In spite of the continuing and growing research activity in this area, there is still no vaccine to prevent infection by Plasmodium spp. Due to the complex life cycle of this agent, an effective vaccine formulation to elicit protective immune responses should contain a combination of immunodominant regions of parasite antigens. Therefore, this study aimed at characterizing the humoral immune response induced by experimental immunization of mice with Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1), C-terminal region of the Merozoite Surface Protein 1 and Merozoite Surface Protein 3&#946; of P. vivax, provided either alone or as a combination. The recombinant proteins were purified by affinity and ion exchange chromatography, subsequently were analyzed by RP-HPLC to confirm the high purity of the samples. The immunogenicity of these formulations was evaluated in BALB/c and C57BL/6 mice, administered in the presence of two different adjuvants, Quil A or Poly I:C. The humoral immune response was measured by IgG antibody titers using ELISA. C57BL/6 mice immunized with the recombinant antigen combination in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants showed high antibody titers (log10>4) similar to mice inject with a single antigen alone. In contrast, BALB/c mice immunized with the recombinant antigen combination had lower antibody titers to MSP119 or to MSP119 and AMA-1 when administered in the presence of Quil A or Poly I:C adjuvants, respectively. Interestingly, we observed a significant increased in the antibody titers of the C57BL/6 mice receiving the combination of antigens against MSP3&#946; protein in Poly I:C. The ratio between the IgG subclasses profile showed a mixed Th1/Th2 response in all groups tested. Specific antibodies were still high six months after the last immunizing dose indicating a long lived immune response. Together, our data show that the combination of antigens may be an effective strategy for immunization against malaria.