A invasão de eritrócitos por merozoítas de Plasmodium é um processo bastante complexo em que várias proteínas do parasita interagem com receptores presentes na célula hospedeira. É nossa hipótese que o Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) e a Proteína 1 da Superfície do Merozoíta (MSP1) estejam envolvidas na adesão ao eritrócito, no momento da invasão. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de ligação de proteínas de merozoítas de P. vivax a eritrócitos humanos utilizando um novo ensaio de citometria de fluxo e o clássico ensaio de citoaderência. Para tanto, a ligação das proteínas recombinantes correspondentes à região C-terminal de 19 kDa da MSP1 (PvMSP119), ao ectodomínio (PvAMA-1E) e aos domínios I-II e II de AMA-1 (PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DII) foi avaliada por citometria de fluxo utilizando anticorpo fluorescente contra cauda de histidina. A proteína recombinante baseada na região II da Proteína Ligante de Duffy (PvDBP-RII) foi utilizada como controle positivo e a tioredoxina humana como controle negativo. Os dados foram expressos pela média da intensidade de fluorescência (MIF). Os resultados dos ensaios de citometria de fluxo confirmaram a ligação de PvDBP-RII a eritrocitos Duffy A (MIF=1997±405) e Duffy B (MIF= 5760±303). No entanto, não foi possível detectar a ligação de PvMSP119 (MIF=201±47), de PvAMA-1E (MIF=536±99) e dos domínios PvAMA- 1DI-II (MIF=120±12) e PvAMA-1DII (MIF=179±30). Soro policlonal de camundongos BALB/c imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação da proteína aos eritrócitos em até 66%. Tais resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. Para tanto, células COS-7 foram transfectadas com plasmídeos recombinantes codificando as proteínas PvDBPRII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII em fusão com GFP. A eficiência de transfecção e a expressão destas proteínas na superfície das células foram confirmadas por citometria de fluxo, utilizando anticorpos policlonais produzidos em camundongos. A ligação foi avaliada pela formação de rosetas entre as células transfectadas e eritrócitos humanos por microscopia de fluorescência. Observamos que as células transfectadas expressando PvDBP-RII foram capazes de se ligar a eritrócitos humanos Duffy A (274±144 rosetas/25 campos) e Duffy B (356±129 rosetas/25 campos). No entanto, não foram visualizadas rosetas nos ensaios realizados com células expressando PvMSP119, PvAMA-1E, PvAMA-1DI-II e PvAMA-1DIII, indicando a ausência de ligação destas proteínas a eritrócitos humanos. Soro de camundongos imunizados com PvDBP-RII foi capaz de inibir a ligação aos eritrócitos em até 99%. Os resultados obtidos nesse trabalho demonstram que fomos capazes de desenvolver um ensaio baseado em citometria de fluxo para avaliação da ligação de proteínas a eritrócitos humanos, cujos resultados foram confirmados pelo ensaio clássico de citoaderência. No entanto, não foi possível detectar a ligação das proteínas PvMSP119 e PvAMA-1 a eritrócitos humanos. / The invasion of erythrocytes is a complex process in which the Merozoite Surface Proteins (MSPs) are responsible for initial adhesion and the P. vivax Duffy Binding Protein (PvDBP) is involved on junction formation. In addition, there are evidences that the Apical Membrane Antigen (AMA-1) plays a fundamental role on invasion; however, the exact mechanism is still being investigated. The aim of the present study was to evaluate the ability of P. vivax merozoite antigens to bind to human erythrocytes using a new flow cytometry assay and the classical cytoaherence assay. The binding assay was performed by flow cytometry using fluorescent antibody against histidine tag present on recombinant proteins based on 19 kDa C-terminal fragment of MSP1 (PvMSP119), the ectodomain (PvAMA-1E) and domains I-II and II of AMA-1 (PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DII). The recombinant protein based on the region II of DBP (PvDBP-RII) was used as positive control and human thioredoxin as negative control. Data were expressed as mean of fluorescent intensity (MFI). The results of flow cytometry assays confirmed the binding of PvDBP-RII to human Duffy A (MFI=1997±405) and Duffy B (MFI= 5760±303) erythrocytes. However, we were not able to detect the binding of PvMSP119 (MFI=201±47), PvAMA-1E (MFI=536±99), PvAMA-1DI-II (MFI=120±12) or PvAMA-1DII (MFI=179±30). Sera from BALB/c mice immunized with PvDBP-RII inhibited binding up to 66%. These results were confirmed by classic cytoadherence assay. COS-7 cells were transfected with plasmids encoding the proteins PvDBP-RII, PvMSP119, PvAMA-1DI-II or PvAMA-1DIII fused to GFP. The transfection efficiency and expression of proteins on cell surface were confirmed by flow cytometry using polyclonal antibodies raised on mice. The binding was evaluated by the number of rosettes formed between transfected cells and human erythrocytes using fluorescent microscope. The cells expressing PvDBP-RII were able to bind Duffy A (274±144 rosettes/25 fields) and Duffy B (356±129 rosettes/25 fields) human erythrocytes. On the other hand, PvMSP119, PvAMA1E, PvAMA-1DI-II and PvAMA-1DIII failed to bind human erythrocytes and specific rosettes were not observed. Sera from immunized mice inhibited binding of PvDBP-RII up to 99%. In conclusion, we developed a binding assay using flow cytometry which can be extremely useful to evaluate the binding of proteins to erythrocytes whose results were confirmed by classic cytoadherence assays, as observed the binding of PvDBP-RII to human erythrocytes. Using both biding assays, we were not able to determine the binding of PvMSP119, nor PvAMA-1 and their domains to human erythrocytes.

Apesar da forte ativação do sistema imune que ocorre durante a infecção pelo Plasmodium, a memória imunológica à infecção é restrita a pacientes residentes em áreas endêmicas. Dessa forma é importante a geração de métodos capazes de induzir uma resposta imune eficaz e duradoura contra o parasito. Nesse contexto o direcionamento de antígenos para células centrais do sistema imune tem se apresentado como uma alternativa promissora. Produzimos e caracterizamos um anticorpo híbrido específico para a molécula DEC205, um receptor endocítico presente nas células dendríticas, acoplado à proteína MSP-1(19) de P. chabaudi, para fins de imunização e análise da resposta imune celular e humoral. Ensaios de imunização mostraram a indução de resposta humoral em camundongos imunizados com anticorpo híbrido e seu controle isotípico, caracterizada pela produção de IgM. Nossos resultados prévios indicam que o direcionamento de antígenos aliado a outras estratégias de imunizações podem resultar na ativação da resposta imune específica ao parasita. / Despite the strong activation of the immune system that occurs during infection by Plasmodium, the immunological memory to infection is restricted to patients residing in endemic areas. Thus it is important to the generation of methods to induce an effective immune response against the parasite. In this context, the targeting of antigens to the central cells of the immune system has emerged as a promising alternative. We produce and characterize a hybrid antibody molecule specific for DEC205, an endocytic receptor present on dendritic cells, coupled to protein MSP-1(19) of P. chabaudi, for immunization and analysis of cellular and humoral immune response. Immunization tests showed the induction of humoral response in mice immunized with hybrid antibody and isotype control, characterized by production of IgM. Our previous results indicate that targeting antigens combined with other strategies for immunization may result in the activation of specific immune response to the parasite.

A malária transmitida por transfusão (MTT), embora seja um evento raramente relatado em áreas não endêmicas ou de baixa endemicidade, representa um desafio devido à ocorrência de infecções assintomáticas e à possibilidade de sobrevivência de Plasmodium em hemácias estocadas por até três semanas a temperaturas entre 2 e 6ºC. No Estado de São Paulo, quatro casos de MTT foram relatados, incluindo uma morte. Os doadores infectados foram identificados como portadores assintomáticos que viviam ou haviam se deslocado para o bioma Mata Atlântica do estado. Nesses doadores, geralmente as densidades parasitárias são baixas e indetectáveis pela gota espessa ou testes rápidos. O uso de plataformas incluindo testes sorológicos poderia detectar doadores suspeitos de infecção por Plasmodium, minimizando a possibilidade de MTT. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi padronizar a produção de antígeno recombinante MSP119 de P. vivax, que é a espécie mais prevalente no Brasil, e validar o teste ELISA-PvMSP119, visando à aplicação em serviços hemoterápicos brasileiros de áreas não endêmicas para malária. O antígeno recombinante produzido em condições desnaturantes mostrou-se adequado para a produção em larga escala, pela facilidade de obtenção e purificação. Os resultados de estabilidade obtidos em três lotes-piloto indicaram validade de pelo menos 27 meses sem perda de reatividade. Além disso, o teste apresentou 96,95% de sensibilidade em 197 soros de pacientes com gota espessa positiva para P. vivax e especificidade de 100,00% utilizando soros de 101 indivíduos controles sadios e 99,26% quando considerados também 168 amostras de soro de pacientes com outras doenças. O coeficiente de variação das amostras positivas foi <= 3,8% para a repetitividade e <= 10,6% para a reprodutibilidade. Quanto à reatividade cruzada, obtiveram-se falsos resultados positivos com amostras de doença de Chagas (5,88%) e fator reumatoide (6,67%). Após a validação, avaliou-se a prevalência de anticorpos IgG anti-MSP119 de P. vivax entre doadores de sangue do Sudeste do Brasil, considerados aptos à doação, ensaiando 1.974 amostras de plasma de bancos de sangue, sendo 1.309 do Estado São Paulo (SP) e 665 do Estado do Rio de Janeiro (RJ). A positividade entre as amostras de SP foi 1,15% (N = 15) e entre as do RJ foi 1,65% (N = 11). O índice de reatividade (IR) das amostras positivas variou entre 8,98-1,16 (SP) e 13,03-1,08 (RJ). Em SP e RJ, maior positividade foi encontrada nos municípios que têm contato com o bioma Mata Atlântica e no RJ, também no bairro da Tijuca, onde se encontra a Floresta da Tijuca. A presença de anticorpos IgG anti-P. vivax não é necessariamente um marcador de parasitemia ou doença, porém aponta para o risco de MTT, mesmo em áreas de baixa endemicidade, pois doadores assintomáticos podem ser aceitos com base em triagem clínica. Estes achados constituem-se em alerta que nos impele a rever os critérios adotados para a seleção dos doadores, com o objetivo de reduzir o risco de MTT nessas áreas sem perder doações. / In non-endemic and low endemic areas, transfusion-transmitted malaria (TTM) is a rarely reported event, representing a major challenge, essentially due to the occurrence of asymptomatic infections and to the possibility of Plasmodium survival up to three weeks in stored red blood cells at temperatures between 2 and 6ºC. In São Paulo State, four TTM were detected, including one death. Infected donors were identified as asymptomatic carriers that lived or that had displacements to the Atlantic forest biome in the state. In these donors generally the parasite densities are low and undetectable in the thick blood smear or rapid diagnostic tests. The use of platforms including serological tests might point out donors suspected of harboring Plasmodium, minimizing the possibility of TTM. Accordingly, the aim of this study was to standardize the production of P. vivax MSP119 recombinant antigen, which is the most prevalent species in Brazil, and validate ELISA-PvMSP119, aiming at the application in Brazilian haemotherapic services in malaria non-endemic areas. The recombinant antigen produced under denaturing conditions was suitable for large-scale production, due to the ease of obtaining and purification. The results of stability obtained in three pilot batches indicated that it was valid for at least 27 months without loss of reactivity. Furthermore, the test showed 96.95% sensitivity in sera from 197 patients with positive thick-blood smear for P. vivax and 100.00% specificity in sera from 101 healthy controls, and 99.26% when considered also 168 samples from patients with other diseases. The variation coefficient of positive samples was <= 3.8% for repeatability and <=10.6% for reproducibility. For cross-reactivity, false positive results were obtained with Chagas\' disease (5.88%) and rheumatoid factor (6.67%) samples. After validation, we evaluated the prevalence of IgG anti-MSP119 antibodies to P. vivax among blood donors in Southeastern Brazil, considered suitable for donation, rehearsing 1,974 plasma samples from blood banks, being 1,309 from the State of São Paulo (SP) and 665 from the State of Rio de Janeiro (RJ). The positivity among samples from SP was 1.15% (N = 15) and in RJ was 1.65% (N = 11). The reactivity index (RI) of the positive samples ranged from 8.98 to 1.16 (SP) and from 13.03 to 1.08 (RJ). In SP and RJ, highest positivity was seen in Municipalities in contact to the Atlantic Forest biome, and in RJ, also in the Tijuca neighborhood, where there is the Tijuca Forest. The detection of IgG antibodies is not necessarily a marker of parasitemia or disease, however, points out to the risk of TTM, even in areas of low endemicity, since asymptomatic donors could be accepted based on clinical screening. These findings constitute an alert that impel us to review the adopted criteria for screening of the donors aiming to reduce the risk of TTM in these areas without losing donations.

Lors de mes travaux de thèse je me suis intéressée à l’invasion des hépatocytes par Plasmodium. Bien que certains récepteurs cellulaires mis en jeu aient déjà été identifiés tels que CD81 et SR-B1, les facteurs parasitaires restaient à identifier. J’ai testé différents facteurs parasitaires grâce à un protocole de test d’invasion de cellules HepG2 et HepG2/CD81 par des parasites complémentés avec différentes protéines. Suite à l’identification de la protéine P36 comme déterminant du choix de la voie d’entrée dans les hépatocytes, j’ai étudié les déterminants structuraux de cette protéine nécessaires à la détermination de la voie d’entrée. Pour cela j’ai complémenté des parasites délétés pour P36 avec des protéines chimériques exprimant les domaines d’un parasite utilisant à la fois les récepteurs CD81 et SR-B1 et des domaines d’un parasites ne pouvant utiliser que la voie CD81. J’ai identifié le second domaine à 6 cystéine de P36 comme déterminant du choix de la voie d’invasion. Afin d’étudier les interactions de P36 avec d’éventuels récepteurs cellulaires, j’ai produit cette protéine en système bactérien. Les protéines ont été utilisées pour réaliser des tests d’interactions (ELISA et SPR) avec des récepteurs d’intérêt : CD81, SR-B1, CD36, LIMPII et EphA2 qui n’ont malheureusement pas permis d’identifier le ligand de P36. Des anticorps sont également en cours de production, dans le but d’une part de tester s’ils sont capables de bloquer l’invasion des hépatocytes par Plasmodium et d’autre part de localiser la protéine chez le parasite. Enfin, j’ai étudié les polymorphismes des protéines P36 de parasites infectant l’homme. / During my thesis, I was interested in the study of the hepatocyte invasion by Plasmodium. Several cellular receptors are involved, such as CD81 and SRB1, but the parasitic factors required were unknown until now. I tested different parasitic factors thanks to an invasion test of HepG2 or HepG2/CD81 cells with parasites complemented with different proteins. Following the identification of the 6 cystein protein P36 as a determinants of the entry pathway, I studied the structural determinants of this protein which are involved in the hepatocytes’ entry pathway. To this end, I complemented parasites knock-out for P36 with chimeric proteins constituted of domains of a parasite using both CD81 and SRB1, and domains from a parasite using only CD81. I showed that the second 6 cystein domain of P36 is decisive in the entry pathway choice.In order to study the P36 interactions with potential cellular receptors, I developed a production protocol of this protein in bacteria. I used the recombinant protein to test the interactions (ELISA and SPR) with potential receptors: CD81, SRB1, CD36, LIMP2, Epha2. Unfortunately, no interaction has been detected. Antibodies are in production, in order to test whether they are capable to block the hepatocyte invasion by Plasmodium. They will also be used to localize the protein in the parasite. In the end, I studied the polymorphisms of P36 in human parasites.

Submitted by Fabíola Silva (fabiola.silva@famerp.br) on 2017-08-03T17:28:33Z No. of bitstreams: 1 adrianaadacruzfurini_tese.pdf: 7663546 bytes, checksum: 1b3a248d18a2d722dab05643a42828b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T17:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 adrianaadacruzfurini_tese.pdf: 7663546 bytes, checksum: 1b3a248d18a2d722dab05643a42828b2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Introduction: Malaria is one of the mayor cause of morbidity and mortality in tropical and subtropical countries. Objectives: To evaluate the influence of genetic ancestry in the distribution of polymorphisms in genes involved in the immune response and antibody levels against proteins expressed in the merozoite stage of Plasmodium vivax. Material and Methods: To evaluated 90 patients with vivax malaria and 51 non-infected patients from Goianésia do Pará, northern Brazil. Nine single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the genes: TNFA, IL-10 INFG were genotyped by PCR-ASO or RFLP-PCR. The genetic ancestry for three ethnic groups (African, European and American Indian) were categorized using 48 INDELs. The responses of specific antibodies against the C-terminal proteins (MSP-119) MSP-1, BPD and AMA-1 of P. vivax were determined by ELISA. Results: There were no differences in ancestry proportions in most SNPs investigated only for TNF-308A allele and European ancestry. No significant association was observed between the allele and genotype frequencies of the SNPs between the groups investigated. There was no significant difference in the levels of IgG antibodies to the studied polymorphisms. Conclusions: These results indicated that the polymorphisms in the TNFA, INFG e IL10 genes can not influence the anti-merozoites immune response of P. vivax. We discussed the immunogenetic profile involved in the humoral immune response in malaria vivax in an endemic area of the Brazilian Amazon. / Introdução: A malária é uma das maiores causas de morbidade e mortalidade em países tropicais e subtropicais. Objetivos: Avaliar a influência da ancestralidade genética na distribuição de polimorfismos em genes envolvidos na resposta imune e os níveis de anticorpos contra proteínas expressas no estágio de merozoíto do Plasmodium vivax. Material e Métodos: Foram avaliados 90 indivíduos com malária vivax e 51 não infectados de Goianésia do Pará, região Norte do Brasil. Nove polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) distribuídos nos genes: TNFA, INFG e IL10 foram genotipados por PCR-ASO ou PCR-RFLP. A ancestralidade genômica para os três grupos étnicos (africana, europeia e ameríndia) foi categorizada com a utilização de 48 INDELs. As respostas de anticorpos específicos contra as proteínas C-terminal (MSP-119) da MSP-1, da DBP e da AMA-1 do P. vivax foram determinadas por ELISA. Resultados: Não houveram diferenças nas proporções de ancestralidade na maioria dos SNPs investigados, apenas para o alelo TNF-308A e a ancestralidade europeia. Nenhuma associação significativa foi observada entre as frequências alélicas e genotípicas dos SNPs entre os grupos investigados. Não foi encontrada diferença significativa nos níveis de anticorpos IgG em relação aos polimorfismos estudados. Conclusões: Esses resultados ressaltam que os polimorfismos nos genes TNFA, INFG e IL10 não influenciam na resposta imune anti-merozoítos do P. vivax. Discutimos o perfil imunogenético envolvido na resposta imune humoral na malária vivax em região endêmica da Amazônia brasileira

Les combinaisons thérapeutiques à base d’artémisinine (ou CTAs) sont une des clés de voûte des stratégies actuelles de lutte contre le paludisme : ces thérapies ont en effet joué un rôle important dans la réduction de l’impact du paludisme au cours de la dernière décennie. Cependant, ces progrès sont aujourd’hui compromis par l’émergence de parasites Plasmodium falciparum résistants aux dérivés de l’artémisinine (ART). Les premiers parasites résistants ont été détectés pour la première fois en 2008 dans l’ouest du Cambodge, puis dans plusieurs pays avoisinants d’Asie du Sud-Est. Le problème de la multirésistance aux antipaludiques s’est récemment aggravé au Cambodge : plusieurs études ont rapporté l’émergence de parasites résistants à la pipéraquine (PPQ), la dernière génération de molécule partenaire utilisée en combinaison avec la dihydroartémisinine, entraînant des taux alarmants d’échecs cliniques. Pour préserver l’efficacité de ces combinaisons, la surveillance et la compréhension de ces deux types de résistance sont cruciales afin d’éviter la dissémination de parasites multirésistants en dehors d’Asie du Sud-Est, et particulièrement en Afrique où les conséquences sanitaires seraient désastreuses. À cette fin, le développement de nouveaux outils est nécessaire pour étudier les mécanismes biologiques et moléculaires impliqués dans la résistance aux CTAs et pour surveiller la distribution géographique des parasites multirésistants. Dans la première partie de cette thèse, axée sur la résistance à l’artémisinine, nous présentons tout d’abord la découverte de mutations au sein du gène K13, marqueur moléculaire pour la résistance à l'ART. Puis nous confirmons leur rôle comme déterminant majeur de cette résistance. Enfin, nous analysons l’étendue de cette résistance au travers d'une cartographie mondiale des polymorphismes de K13. Dans la seconde partie de cette thèse, nous présentons nos travaux portant sur l’émergence de la résistance à la pipéraquine au Cambodge, en confirmant dans un premier temps que des parasites multirésistants à l’ART et à la PPQ circulent désormais dans le pays. Puis en détaillant la mise en point d’un nouveau test phénotypique pour la détection des parasites PPQ-résistants, le Piperaquine Survival Assay ou PSA. Pour finir, nous exposons la découverte de l’amplification du gène PfPM2 comme marqueur moléculaire pour la résistance à la PPQ. / Artemisinin-based combination therapies (ACTs) are one of the pillars of the current strategies implemented for fighting malaria. Over the last decade, ACTs have played a major role in decreasing malaria burden. However, this progress is being jeopardized by the emergence of artemisinin-resistant Plasmodium falciparum parasites. Artemisinin (ART) resistance was first detected in western Cambodia in 2008 and has since been observed in neighboring countries in Southeast Asia. The problem of antimalarial drug resistance has recently worsened in Cambodia, with reports of parasites resistant to piperaquine (PPQ), the latest generation of partner drug used in combination with dihydroartemisinin, leading to worrying rates of clinical treatment failure. The monitoring and the comprehension of both types of resistance are crucial to prevent the spread of multi-drug resistant parasites outside Southeast Asia, and particularly to Africa, where the public health consequences would be catastrophic. To this end, new tools are required for studies of the biological and molecular mechanisms underlying resistance to antimalarial drugs and for monitoring the geographic distribution of the resistant parasites.In the first section of this thesis, centered on artemisinin resistance, we first present the discovery of mutations within the K13 gene as a molecular marker for ART resistance. Then we confirm their role as a major determinant of such a resistance. Finally, we analyze the extent of ART resistance through a global mapping of K13 polymorphisms. In the second section, we present our work on the emergence of piperaquine resistance in Cambodia, by initially confirming that multiresistant parasites now circulate in the country. Then we detail the development of a new phenotypical test for the detection of PPQ-resistant parasites, the Piperaquine Survival Assay or PSA. Lastly, we report the discovery of the PfPM2 gene amplification as a candidate molecular marker for PPQ-resistance.

Apesar dos esforços mundiais a malária ainda é uma doença com altas taxas de morbidade e mortalidade. Investigamos o efeito de moléculas sintéticas relacionadas a melatonina e a triptamina no ciclo celular de P. falciparum, bem como mostramos que essa classe de compostos apresenta ação antimalárica significativa. Avaliamos também 5 novas hidroxinaftoquinonas sintéticas em cultura in vitro de P. falciparum, todas apresentaram atividade antimalárica, tendo N3 destacado-se por apresentar um IC50 na faixa nanomolar. Mostramos que o possível mecanismo de ação de N3 é inibindo o potencial de membrana mitocondrial. Em células de mamíferos HEK293, N3 não mostrou toxicidade significativa. No modelo de infecção utilizando P. berghei (ANKA GFP) o composto N3 não foi capaz de curar os animais infectados, apesar da redução significativa da parasitemia no quarto dia após a infecção. Nessa tese mostramos o uso da citometria de fluxo como uma ferramenta prática possibilitando a avaliação do ciclo do parasita. / Despite the worldwide effort the malaria is still a devastating disease. We have tested melatonin and synthetic related indoles molecules on P. falciparum cell cycle and showed the potential antimalarial activity. We have tested 5 new synthetic hydroxynaphthoquinones on in vivo culture of P. falciparum 3D7, all of them showed antimalarial activity, but only N3 showed an IC50 in the nanomolar range. We demonstrate that the probable mechanism of action of N3 is inhibiting the mitochondrial membrane potential. In mammalian cells, N3 did not show cytotoxicity. Subsequently, we tested the compound N3 in murine infection model of P. berghei. After 4 days the parasitemia was assessed and the survival monitored for 30 days. N3 was not able to cure the infected animals, despite the initial reduction of parasitemia on 4th day post-infection. In this thesis we have demonstrated the use of flow cytometry as a useful and powerful tool in malaria research.

Este trabalho investigou a ocorrência de infecções causadas por Plasmodium spp. e Leishmania spp. em primatas neotropicais mantidos em cativeiro e de vida livre, oriundos de regiões impactadas pelo homem nos biomas Mata Atlântica e Amazônia. Os agentes parasitários investigados são responsáveis por processos zoonóticos que acometem humanos, animais domésticos e selvagens, com significativas perdas ambientais e econômicas. Amostras biológicas foram colhidas e submetidas para análise parasitária por testes sorológicos e moleculares. Com relação aos plasmódios, os resultados alcançados sugerem a transmissão de Plasmodium spp. entre os primatas de cativeiro e de vida livre. No estado de São Paulo, nossos dados apontam para a circulação de P. malariae e P. simium, sendo este último encontrado em Callicebus nigrifrons. Na Amazônia, nossos dados indicam a circulação de P. brasilianum. Com relação às leishmanias, demonstramos que circula entre os primatas de cativeiro do estado de São Paulo a L. (L.) chagasi, as L. (L.) amazonenses e as leishmanias do complexo Viannia. Na região amazônica, 5,2% (1/19) foram positivos no PCR de sangue para L. (L.) chagasi. Os resultados deste trabalho podem subsidiar abordagens sanitárias públicas e veterinárias com relação aos primatas neotropicais existentes no estado de São Paulo e nas regiões Amazônicas. / This study investigated the occurrence of infections caused by Plasmodium spp. and Leishmania spp. in neotropical primates. Specimens were obtained both in captivity and in the wild in regions impacted by human activities in the Atlantic Forest and Amazon, Brazil. The pathogens investigated are responsible for significant zoonotic processes that affect humans, domestic and wild animals, with significant economic and environmental losses. The samples were collected and submitted for analysis by serological and molecular tests. The results suggest the transmission of Plasmodium spp. in primates from captive to those in the wild. In São Paulo state our data point for the presence of P. malariae and P. simium, this latter being found in Callicebus nigrifrons. In the Amazon, our data indicate the presence of P. brasilianum. Leishmania (L.) chagasi, L. (L.) amazonensis and the Leishmania Viannia complex circulates among the captive primates in São Paulo state. In the Amazon, 5.2% (1/19) of the primates sampled were detected by PCR as positive for L. (L.) chagasi. The results of this work may improve animal and public health approaches in relation to the neotropical primates in the regions studied.

O papel dos Zoológicos nos programas de conservação aumentou significantemente nas últimas décadas e a manutenção da saúde dos animais cativos é essencial para garantir o sucesso desses programas. Entretanto, aves mantidas em zoos sofrem de infecções por parasitas, principalmente hemosporídeos, e podem perecer em quase todo o mundo. Estudos para determinar a ocorrência e diversidade desses parasitas, com o objetivo de entender melhor sua influência na condição física das aves em cativeiro, são necessários. Em um estudo de quase quatro anos, nós investigamos a positividade de Plasmodium spp. e Haemoproteus spp. nas aves cativas do Parque Zoológico de São Paulo, o maior zoológico da América Latina e o quarto do mundo. Métodos moleculares e morfológicos foram usados para detectar e identificar esses parasitas. A positividade geral de hemosporídeos nos indivíduos examinados foi 12,6%. Os parasitas foram detectados, sobretudo, através do diagnóstico molecular, indicando que muitas espécies podem abrigar infecções subclínicas. Em um estudo amplo, nós testamos animais de 17 Ordens, 29 Famílias, e 122 espécies, detectando indivíduos positivos em 64,7%, 48,3% e 27%, respectivamente. Aves da Família Anatidae foram as mais frequentemente infectadas. As infecções com parasitas do gênero Plasmodium foram predominantes quando comparadas aquelas com parasitas do gênero Haemoproteus. No total, 14 linhagens de cytb de Plasmodium spp., incluindo P. nucleophilum e P. elongatum, e 2 linhagens de cytb de Haemoproteus spp., foram registradas. Dessas linhagens, 8 foram descritas pela primeira vez. Uma dessas linhagens foi notavelmente generalista quanto às espécies hospedeiras, enquanto outras se restringiram a parasitar espécies de uma mesma Família. Estes resultados mostram que entre os animais cativos dos zoos, além dos pinguins, existem várias espécies em risco de contrair malária. A presença de Haemosporida pode ser difícil de eliminar, mas é possível reduzir a taxa de infecção tratando os animais positivos, enquanto os mantêm em instalações livres de mosquitos. Protocolos de quarentena precisam ser utilizados se o animal for transferido entre instituições. O presente estudo é o primeiro inquérito de hemosporídeos realizado em aves cativas de diferentes Ordens, e enfatiza a necessidade de incluir, na gestão e criação desses animais no cativeiro, práticas para o controle desses parasitas. / The role of Zoos in conservation programs has increased significantly in last decades and maintenance of the health of captive animals is essential to guarantee the success of these programs. However, birds kept in zoos suffer from infections by parasites, mainly haemosporidians, and can perish almost everywhere in the world. Studies to determine the occurrence and diversity of these parasites, aiming to better understand its influence in the fitness of the captive birds, are necessary. In a study over four years, we investigated the positivity of Plasmodium spp. and Haemoproteus spp. in the captive birds from the São Paulo Zoo, the largest zoo in Latin America and the fourth in the world. Molecular and morphological methods were used for detecting and identifying these parasites. The overall positivity of haemosporidians in the examined birds was 12.6%. Parasites were mostly detected by the molecular diagnosis, indicating that many bird species may harbour subclinical infections. In a very wide study, we tested animals from 17 Orders, 29 Families, and 122 different species, detecting positive individuals in 64.7%, 48.3% and 27%, respectively. Birds from the Anatidae Family were the most commonly infected animals. Infections with parasites of the genus Plasmodium were predominant when compared to those of the genus Haemoproteus. In total, 14 cytb lineages of Plasmodium spp., including P. nucleophilum and P. elongatum, and 2 cytb lineages of Haemoproteus spp., were recorded in this study. From these lineages, 8 were described for the first time. One of these lineages was markedly generalist regarding the host species while others infected just species within the same Family. These results show that among the captive animals in the zoos, besides the penguins, there are many species at risk of acquiring malaria. The presence of Haemosporida could be difficult to eliminate, but it is possible to reduce the infection rate by treating the positive animals, while keeping them in facilities free from mosquitoes. Protocols of quarantine must be implemented whenever an animal is transferred between institutions. The present study is the first survey of haemosporidians carried out with captive birds from different Orders, and emphasizes the necessity of applying, in management and husbandry of animals in captivity, practices to control these parasites.

O Plasmodium vivax é a espécie causadora de malária de maior distribuição mundial e maior prevalência nas Américas. A complexidade do ciclo de vida do parasito e sua extensa diversidade antigênica têm dificultado a obtenção de uma vacina eficaz e inferem que seja pouco provável que este objetivo seja alcançado utilizando um único antígeno. Neste contexto, a combinação de regiões imunodominantes de antígenos de um ou mais estágios do ciclo de vida do Plasmodium pode ser uma estratégia com melhor prognóstico na indução de resposta imune protetora e duradoura contra a atividade parasitária. Este trabalho avaliou a imunogenicidade, em camundongos, de uma formulação vacinal composta pela mistura dos antígenos CSP, pré-eritrocítico e AMA-1, o qual é expresso em ambos os estágios, préeritrocítico e eritrocítico assexuado. A proteína quimérica yPvCSAllFL, que contém epítopos para células B da região central (repeats) das 3 variantes alélicas PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 e PvCSP-P. vivax-like fusionados, e a yPvAMA-1 foram expressas com sucesso em leveduras Pichia pastoris e purificadas por métodos cromatográficos para a imunização de camundongos BALB/c e C57BL/6, na presença do adjuvante Poly(I:C), agonista de TLR3. Por ELISA, foram determinados os títulos de anticorpos, as subclasses de IgG e a avidez destes pelas proteínas indutoras, administradas isoladamente ou em combinação. A resposta de anticorpos anti-yPvCSAllFL mostrou ser linhagem dependente, tendo sido observado altos títulos de anticorpos IgG (106) em C57BL/6, os quais se mantiveram elevados por até 6 meses após a última dose. Os anticorpos anti-yPvCSAllFL, predominantemente IgG1, foram capazes de reconhecer proteínas representando as 3 variantes alélicas. No geral, a coadministração dos antígenos yPvCSAllFL e yPvAMA-1 não comprometeu a resposta de anticorpos individual. Utilizando este protocolo de vacinação não foi possível detectar resposta proliferativa de células TCD3+TCD4+ ou TCD3+TCD8+ específicas após a estimulação com yPvCSAllFL. Os índices de proliferação (8,31%) e o padrão de secreção das citocinas IFN-&#947;, IL-2, TNF-&#945; e IL-10, associados à yPvAMA-1, sofreram redução com a coadministração de antígenos (6,33%) e alteração, com elevação de IL-2 em detrimento das demais citocinas. Os dados gerados no estudo das formulações vacinais apresentadas neste trabalho podem ser úteis para o desenvolvimento de uma vacina anti-P. vivax, principalmente por explorarem estratégias de combinação e fusão de antígenos. / Plasmodium vivax is the species of malaria more widely distributed worldwide and with higher prevalence in the Americas. The complexity of the parasite life cycle and its extensive antigenic diversity have hampered the achievement of an effective vaccine and infer that it is unlikely that this goal will be achieved using a single antigen. In this context, the combination of immunodominant regions of antigens of one or more stages of the Plasmodium life cycle can be a strategy with better prognosis at inducing protective and durable immune responses against this parasite. Our study assessed the immunogenicity of vaccine formulations consisting of mixture of antigens CSP, pre-erythrocytic and AMA-1, which is expressed in the both stages, pre-erythrocytic and erythrocytic asexual, in mice. The chimeric protein yPvCSAllFL, which contains B-cell epitopes of the central region (repeats) of the 3 allelic variants PvCSP-VK210, PvCSP-VK247 and PvCSP-P. vivax-like fused, and the yPvAMA-1 were successfully expressed in the yeast Pichia pastoris and purified by chromatographic methods for immunization of BALB/c and C57BL/6 mice in the presence of the adjuvant Poly(I:C), a TLR3 agonist. By ELISA, we determined the titles, IgG subclasses and the avidity of the antibodies to these proteins, administered alone or in combination. The immune response to yPvCSAllFL proved to be dependent on mouse strain, having been observed high titers of IgG antibodies (106) in C57BL/6, which remained high for up to 6 months after the last dose. Anti-yPvCSAllFL antibodies, predominantly IgG1, were able to recognize proteins representing the 3 allelic variants. In general, the co-administration of yPvCSAllFL and yPvAMA-1 antigens did not compromise the individual antibodies response. Using this vaccination protocol, we could not detect cell specific proliferative responses of TCD3+TCD4+ or TCD3+TCD8+ after stimulation with yPvCSAllFL. The proliferation (8.31%) and the pattern of secretion of cytokines IFN-&#947;, IL-2, TNF-&#945; and IL-10, associated with the yPvAMA-1, were reduced during the co-administration (6.33%) and compensated by the elevation of IL-2. The data generated on the study of vaccine formulations presented in this thesis may be useful for the development of a vaccine anti-P. vivax, mainly by exploiting strategies of combination and fusion of antigens.