Thesis (M.S.)--University of Alabama at Birmingham, 2006. / Title from first page of PDF file (viewed on June 30, 2007). Includes bibliographical references (p. 69-73).

Wound healing in the corneal epithelium is an essential process to maintain corneal clarity and organism health. The earliest events of cellular injury response include the release of nucleotides and the activation of P2 purinergic receptors. While the purinergic receptor P2X7 has been shown to promote cell migration, its role in corneal epithelial wound healing is still poorly understood. The goal of this work is to better understand the role of P2X7 in the injury response. We analyzed P2X7 expression after epithelial injury in rat corneal organ cultures and found that the receptor localizes to the leading edge of the corneal epithelium. However, overall mRNA and protein expression of P2X7 decreased after injury. Inhibition of P2X7 activation significantly delayed wound closure and prevented the leading edge-localization after injury. We found that P2X7 inhibition altered the wound-induced calcium wave in epithelial cells and altered the number and distribution of focal adhesions in the migrating cells. Live cell imaging of epithelial cells showed that P2X7 inhibition led to altered actin rearrangement, with thick actin bundles in the treated cells. In order to determine the importance of P2X7 in epithelial differentiation and stratified cell migration, we developed a stratified culture model. The cells in the stratified model expressed proliferative and differentiation markers similar to organ cultured corneas, as well as similar P2X7 expression and localization after injury. Together, these results show the importance of P2X7 in the overall purinergic response to injury, and provide tools to study P2X7 in stratified corneal cell migration. To determine if P2X7 may contribute to pathologic delayed wound healing in diseases such as type 2 diabetes, we analyzed P2X7 expression in diabetic human corneas and diabetic model rodent corneas. We showed that P2X7 expression is significantly elevated in unwounded diabetic corneas, and that wound healing is delayed in the rodent model. These data show that elevated P2X7 expression may contribute to the delayed healing in disease and may be a possible therapeutic target.

A criptococose é uma infecção fúngica sistêmica, predominantemente oportunista, causada por leveduras encapsuladas do gênero Cryptococcus. As infecções por Cryptococcus neoformans são comuns em nível mundial, e as formas graves são observadas nos pacientes imunocomprometidos. A principal fonte de infecção da criptococose são fezes de pássaros (principalmente pombos) contaminadas com o fungo, sendo a inalação de basidiósporos a principal via de infecção. O estabelecimento e a propagação da infecção são altamente dependentes da imunidade do hospedeiro, sendo o sistema imune celular o mecanismo primário de defesa do organismo contra C. neoformans. Nos últimos anos têm-se descrito outros elementos como ativadores e moduladores da resposta imune, destacando o sistema purinérgico e o sistema colinérgico. Desta maneira, este estudo buscou avaliar a influência da criptococose experimental sobre a atividade do sistema purinérgico e colinérgico, através de três objetivos: (1) avaliar a atividade da ecto-difosfoidrolases (E-NTPDase) e ecto-adenosina deaminase (E-ADA) em linfócitos e soro; (2) atividade da acetilcolinesterase (AChE) no cérebro e linfócitos, e butirilcolinesterase (BChE) no soro; e (3) avaliar os níveis de purinas no soro. Os resultados da avaliação do sistema purinérgico demonstraram que a hidrólise do trifosfato de adenosina (ATP) e difosfato de adenosina (ADP) foram diminuídas, bem como a atividade da E-ADA também esteva diminuída. Em relação a dosagem das colinesterases, observou-se um aumento na atividade da AChE nos linfócitos e no cérebro, e diminuição da BChE. Na dosagem do nível de purinas no soro, verificou-se um aumento nos níveis de ATP e adenosina (ADO) no dia 20 pós-infecção (PI), aumento de ATP e diminuição da ADO, inosina e ácido úrico no dia 50 PI. A avaliação da atividade da E-NTPDase e E-ADA levou a conclusão de que seus comportamentos hidrolíticos seriam compensatórios enquanto a E-NTPDase teria uma ação pró-inflamatória a E-ADA teria uma ação anti-inflamatória, gerando mecanismo de proteção contra danos teciduais secundários, possivelmente gerados respostas exacerbadas à infecção por C. neoformans. Adicionalmente, os dados da atividade da AChE, em amostras correspondentes, comprovaram o estabelecimento de uma resposta pró-inflamatória, corroborando com a hipótese da necessidade de um mecanismo de modulação. Por fim, observou-se um aumento nos níveis extracelulares de ATP caracterizando uma resposta pró-inflamatória. Desta forma, foi possível observar que existe uma participação direta dos sistemas purinérgico e colinérgico na imunomodulação da criptococose experimental, contribuindo para a instalação de uma resposta imune celular adequada para combater a proliferação da levedura, e um mecanismo de redução de danos teciduais associados à resposta imune exacerbada. / Cryptococcosis is a systemic fungal infection predominantly opportunistic, caused by encapsulated yeast from Cryptococcus genus. Cryptococcus neoformans infections are common worldwide, and the severe forms are observed in immunocompromised patients. The main source of cryptococcosis infection are bird droppings (especially pigeons) contaminated with the fungus, and the inhalation of basidiospore is the main route of infection. The establishment and spread of infection are highly dependent of the host immunity, and the cellular immune system is the primary mechanism for defense against C. neoformans. In recent years it has been described other elements as activators and modulators of the immune response, highlighting the purinergic and the cholinergic system. Thus, this study aimed to evaluate the influence of experimental cryptococcosis on the activity of purinergic and cholinergic systems through three objectives: (1) to evaluate the activity of the ecto-diphosphohydrolases (E-NTPDase) and ecto-adenosine deaminase (E-ADA ) in lymphocytes and serum; (2) the activity of acetylcholinesterase (AchE) in the brain and lymphocytes, and butyrylcholinesterase (BChE) in serum; and (3) evaluate the serum levels of purines. The results of the evaluation in the purinergic system demonstrated that the hydrolysis of adenosine triphosphate (ATP) and adenosine diphosphate (ADP) was decreased as well as the E-ADA activity. For the dosage of the cholinesterase, there was an increase in AChE activity in lymphocytes and in the brain, and a decreased in BChE. The measurement of serum purine level demonstrate an increase in the levels of ATP and adenosine) on day 20 post-infection (PI), an increased in ATP and decreased in ADO, inosine and uric acid on day 50 PI. The assessment of the E-NTPDase and E-ADA activity led the conclusion that their hydrolytic behavior would be compensatory while the E-NTPDase would have a pro-inflammatory action, E-ADA would have an anti-inflammatory action, generating protective mechanism against secondary damage tissue, producing possibly exacerbated responses to C. neoformans infection. In addition, data of AChE activity in corresponding samples confirmed the establishment of a pro-inflammatory response, corroborating the hypothesis of the need for a modulation mechanism. Finally, there was an increase in extracellular levels of ATP featuring a pro-inflammatory response. In this way, it was observed a direct involvement of the purinergic and cholinergic systems in immunomodulation of experimental cryptococcosis, contributing to the installation of an immune cell response suitable to combat the proliferation of yeast, and a reduction mechanism of tissue damage associated with response immune exacerbated.

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.

Estudos têm demonstrado que o microambiente tumoral é rico em ATP e adenosina, sugerindo o envolvimento da sinalização purinérgica no desenvolvimento e/ou manutenção do câncer. Ainda, o receptor purinérgico P2X7, conhecido pelo seu papel na indução de apoptose, encontra-se reduzido em alguns tecidos tumorais em comparação aos tecidos saudáveis, indicando que a sua redução possa ser um mecanismo de resistência celular à apoptose. Dessa forma, compreender o papel da sinalização purinérgica no contexto do câncer se torna indispensável e permite que novas abordagens terapêuticas sejam implementadas. Nesse trabalho, avaliamos a função dos nucleotídeos e nucleosídeos da adenina, bem como do receptor P2X7 na indução da morte celular em células de câncer cervical. Também verificamos o efeito do heat shock na potencialização da atividade do receptor P2X7 frente à curta exposição ao ATP em células de câncer de cólon. De acordo com os nossos resultados, o efeito citotóxico do ATP extracelular nas linhagens de câncer cervical é mediado principalmente pela ação do seu metabólito adenosina, que ao entrar no interior das células, promove o aumento dos níveis intracelulares de AMP, ativação de AMPK, aumento da p53 e indução de autofagia. O papel do receptor P2X7 nesse contexto parece ser apenas coadjuvante, visto que o seu bloqueio ou silenciamento impediu em apenas 20% a morte celular. Além disso, utilizando células de câncer de cólon, nós demonstramos que o heat shock aumenta a funcionalidade do receptor P2X7, independente da interação com heat shock proteins ou canais do tipo conexina/panexina, potencializando o efeito citotóxico do ATP. Esse efeito parece estar relacionado à mudanças na composição e arquitetura da membrana celular, visto que o uso do agente fluidizador de membrana benzil álcool foi capaz de mimetizar o efeito do heat shock na potencialização do receptor P2X7 a 37ºC. Este estudo fornece evidências adicionais sobre o papel da sinalização purinérgica no contexto da biologia celular tumoral e abre novas perspectivas para o uso dos nucleotídeos de adenina associados a hipertermia como agentes adjuvantes na terapia do câncer. / The tumor microenvironment is rich in ATP and adenosine, suggesting an involvement for purinergic signaling in cancer development and surveillance. The P2X7 receptor, among the P2 purinergic receptors, is broadly recognized as the “death receptor”, because it promotes cell apoptosis when exposed to high levels of extracellular ATP. Researches have been shown that P2X7 protein levels are decreased at the tumor site in comparison to adjacent healthy tissue, suggesting a mechanism of tumor escape to cell death. Thus, understanding purinergic signaling in a cancer context becomes urgent and opens a new field for therapeutic strategies. Here, we evaluated adenine nucleotides and nucleosides cytotoxicity, as well as P2X7 role in cell death induction using cervical cancer cell lines. Indeed, we investigated heat shock effect on P2X7 functionality through exposing colon cancer cell shortly to ATP at 40ºC. According to our data, adenosine uptake formed from ATP metabolism is the main responsible for the extracellular ATP cytotoxicity in cervical cancer cells. While inside of the cell, adenosine is converted to AMP, leading to AMPK activation, p53 increase and autophagy induction. ATP induced cell death per se through P2X7 in this context seems to be less important, since P2X7 blockage or knocking down reduced only 20% of cell death. In colon cancer cells, we found that heat shock stress was able to increase P2X7 pore formation independently of heat shock protein interaction or native pore-forming transporters association (e.g pannexin-or connexin-type channels), thus leading to an increase ATP cytotoxicity. The mechanism enrolled in this process seems to be related to changes in the lipid composition and architecture of membrane, as the membrane fluidizer benzyl alcohol could reproduce heat stress effect in potentiating P2X7 activation at 37ºC. In conclusion, our work provides further evidence for a purinergic signaling role in the cancer biology context and opens new perspectives for the utility of purine-based drugs associated to hypertermia as adjunctive agents in cancer therapy.

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o trato urogenital humano causando a tricomonose, doença sexualmente transmissível (DST) de origem não viral mais comum no mundo. Durante a infecção a aquisição de nutrientes, como nucleotídeos púricos, pirimidínicos e ferro é essencial à sobrevivência do parasito. T. vaginalis não sintetiza de novo purinas e pirimidinas, dependendo de vias de salvação para aquisição destas moléculas. O ferro desempenha um papel crucial na patogenicidade da tricomonose, influenciando a expressão de múltiplos genes envolvidos na virulência. Nucleotídeos extracelulares, especialmente o ATP, são liberados em situações de estresse, anoxia ou injúria, atuando como sinalizadores pró-inflamatórios ao sistema imune. As enzimas NTPDase e ecto-5'-nucleotidase degradam ATP à adenosina, esta com ação anti-inflamatória. A enzima adenosina deaminase (ADA) degrada adenosina à inosina. A presença desta cadeia enzimática em T. vaginalis sugere a modulação das concentrações nucleotídeos/nucleosídeos durante a inflamação. A atividade da ADA foi caracterizada em T. vaginalis, porém há poucos relatos sobre a participação desta enzima na sobrevivência do parasito, bem como, a localização celular e o efeito de nutrientes essenciais na atividade enzimática e na expressão gênica. O estudo da localização da ADA em T. vaginalis foi realizado, indicando a presença da enzima na membrana celular e no citoplasma do trofozoíto. Avaliando-se o perfil da ADA de diferentes isolados de T. vaginalis em uma condição de limitação de soro bovino, o qual representa a fonte de adenosina aos trofozoítos, não se observou diferenças significativas na deaminação da adenosina à inosina. Na avaliação do efeito de diferentes fontes de ferro ou a privação deste cátion na atividade e na expressão gênica da ADA foi possível verificar uma diminuição da atividade e um aumento na expressão gênica após a privação do ferro, reforçando a hipótese que este elemento pode modular a atividade das enzimas envolvidas na sinalização purinérgica. Os resultados obtidos nesta dissertação permitem a avaliação de importantes aspectos da ADA, contribuindo para o melhor entendimento do sistema purinérgico em T. vaginalis e seu papel no estabelecimento e manutenção da infecção e consequente sobrevivência do parasito. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the urogenital human tract causing trichomonosis, the non-viral sexually transmitted disease (STD) most common in the world. During infection the acquisition of nutrients such as purine and pyrimidine nucleotides, and iron is essential to the parasite survival. T. vaginalis lacks de novo purines and pyrimidines synthesis depending on the salvation pathway for the acquisition of these molecules. Iron plays a crucial role in trichomonosis pathogenesis, influencing the expression of multiple genes involved in virulence. Extracellular nucleotides, especially ATP, are released during stress, injury or anoxia, acting as a pro-inflammatory signaling to the immune system. The enzymes NTPDase and ecto-5'-nucleotidase degrade ATP to adenosine with anti-inflammatory action. The adenosine deaminase (ADA) enzyme degrades adenosine to inosine. The presence of this enzymatic chain in T. vaginalis suggests the modulation of nucleotides/nucleosides concentrations during inflammation. The ADA activity was characterized in T. vaginalis, but there are few reports on the participation of this enzyme in the parasite survival, as well as the cellular localization and the effect of essential nutrients on enzyme activity and gene expression. The study of ADA localization in T. vaginalis was performed, indicating the presence of the enzyme on trophozoite cell membrane and cytoplasm. Evaluating the ADA profile in different T. vaginalis isolates in bovine serum limitation condition, which is the source of adenosine for the trophozoites, no significant differences were observed in the deamination of adenosine to inosine. Regarding the effect of different iron sources or iron deprivation in activity and gene expression of ADA, it was observed a decrease in activity and an increase in gene expression after iron deprivation, reinforcing the hypothesis that this element can modulate the activity of enzymes involved in the purinergic signaling. The results obtained in this study allow the assessment of important aspects of ADA, contributing to a better understanding of the purinergic system in T. vaginalis and its role in the establishment and maintenance of infection and consequent survival of the parasite.

Trypanosoma evansi is a protozoan parasite which infects a wide variety of mammalian hosts leading to the development of trypanosomiasis. Several papers have investigated the enzymatic changes in lymphocytes, important cells involved in immune responses, which are important for understanding the pathological mechanism of trypanosomiasis in animals. Among them we highlight the ectoATPases, enzymes that hydrolyze extracellular nucleotides and nucleosides of adenine. The curcumin (cur) has been associated with several beneficial effects associated with its use in animals experimentally infected with T. evansi, since this compound exhibits its properties among inflammatory and anti-parasitic effects. This study aimed to evaluate the activity of enzymes of the purinergic system in lymphocytes of rats supplemented or not with curcumin 30 days before infection with Trypanosoma evansi. Thirty-two adult male Wistar rats were divided into four groups. The uninfected control group (C) received saline intraperitoneally (IP), the infected control group (CI) received by the same route 0.2 ml of blood with 1x106 parasites and treatment with corn oil. The group pre-infection 20 (PreI20) received 20mg/kg curcumin and pre-infection group 60 (PreI60) received 60mg/kg of curcumin for 30 days prior to inoculation with T. evansi. After inoculation, the 03 treated groups continued to receive daily curcumin within 15 days before euthanasia. The NTPDase activity for both the hydrolysis of ATP to ADP increased significantly in the infected control group compared to the control group (P <0.05). The ADA activity decreased significantly in the infected control group compared to the control (P <.05). The use of curcumin at doses of 20 and 60 mg / kg for 30 days prior to infection with T.evansi reduced significantly NTPDase activity and increased significantly ADA activity in the treated groups (P <0.05). The results of this study support the evidence that the use of curcumin prior infection with T. evansi induces immunomodulatory effects, since they maintain the NTPDase activity reduced in lymphocytes, and maintains high ADA activity, favoring the response against the parasite. Thus, it is suggested that curcumin can be used as a food supplement for animals in areas where trypanosomosis is endemic. / O Trypanosoma evansi é um protozoário o qual infecta uma grande diversidade de hospedeiros mamíferos levando ao desenvolvimento da tripanossomíase. Diversos trabalhos têm investigado as alterações enzimáticas em linfócitos, importantes células envolvidas com respostas imunológicas, as quais são importantes para a compreensão do mecanismo patológico da tripanossomíase em animais. Dentre elas se destacam as NTPDases, enzimas que hidrolisam nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares de adenina. A curcumina (Cur) tem sido relacionada com diversos efeitos benéficos associados ao seu uso em animais experimentalmente infectados com o T. evansi, uma vez que este composto apresenta dentre suas propriedades efeitos antiinflamatórios e antiparasitários. Este estudo teve por objetivo avaliar a atividade das enzimas do sistema purinérgico nos linfócitos de ratos, suplementados ou não com curcumina 30 dias antes da infecção por Trypanosoma evansi. Trinta e dois ratos Wistar adultos foram distribuídos em grupos controle não infectado (C), recebeu solução fisiológica via intraperitoneal (IP), o grupo controle infectado (CI) recebeu pela mesma via 0,2ml de sangue com 1x106 parasitas e tratamento com óleo de milho. O grupo pré-infecção 20 (PreI20) recebeu 20mg/kg de curcumina e o grupo pré-infecção 60 (PreI60) recebeu 60mg/kg de curcumina por 30 dias prévios à inoculação com T. evansi.. Após a inoculação, os 3 grupos tratados continuaram a receber a curcumina diariamente no período de 15 dias até a eutanásia. A atividade da NTPDase tanto para a hidrólise do ATP quanto do ADP aumentou significativamente no grupo CI quando comparado ao grupo controle (P<0,05). A atividade da ADA diminuiu significativamente no grupo CI em relação ao controle (P<0,05). A utilização da Curcumina nas doses de 20 e 60mg/Kg por 30 dias prévios a infecção com o T. evansi reduziu significativamente a atividade da NTPDase e aumentou significativamente a atividade da ADA nos grupos tratados (P<0,05). Os resultados deste trabalho reforçam a evidencia que o uso da curcumina previamente a infecção por T. evansi induz efeitos imunomodulatórios, pois mantêm a atividade da NTPDase nos linfócitos reduzida, e mantém alta a atividade da ADA, favorecendo a resposta contra o parasita. Desta forma, sugere-se que a curcumina possa ser utilizada como suplemento alimentar para animais em áreas onde a tripanosomose é endêmica.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Trypanosoma cruzi infection causes Chagas disease (CD), a chronic inflammatory disease. The most infected individuals present no apparent morbidity, consistent with the indeterminate form of Chagas disease (IFCD). Although parasite-related factors may influence the clinical progress of disease, factors such as immune and inflammatory responses of host have a fundamental participation in the dynamic of pathology. The cellular immune response is closely associated with the presence of a tissue inflammatory infiltrate, which is composed by mononuclear cells that proliferate and produce pro- and anti-inflammatory cytokines. The inflammatory reaction triggered by T. cruzi infection is maintained by persistence of parasite in the host, and produces systemic effects, including microvascular changes. The puricergic signaling system plays an important role in the modulatiib of immune and inflammatory responses as well as vascular thrombosis by adenine nucleotides (ATP, ADP and AMP) and their derivative nucleoside adenosine. These signaling molecules are released from cells such as lymphocytes and platelets in response to damage or cell stimulation by the action of pathogens. The effects of adenine nucleotides and adenosine are promoted through the agonism of specific purinergic receptors and controlled by an enzymatic complex located on the cell surface. The aim of this study was to evaluate the influence of purinergic signaling in the regulation of microvascular dysfunction triggered by infection and in the adaptive immune response induced by the host through ectoenzymes activities involved in the metabolism of ATP in lymphocytes and platelets of patients IFCD. It was observed a decrease in both E-NTPDase and E-ADA activities, representing an adaptive consequence of host to a low antigenic stimulation during the latent phase of disease. Therefore, low concentrations of extracellular ATP would lead the induction of a Th2 response that would protect the host from an intense Th1 response, while high concentrations of extracellular adenosine would be responsible for anti-inflammatory and immunosuppressive effects. It was not observed any change in E-NTPDase expression when compared with the control group, demonstrating that its decreased activity may be a result of some tridimencional alteration of the enzyme itself. In platelets of IFCD patients, there was an increase in E-NPP and E-5 -NT activities and a decrease in E-ADA activity, which could be related to tromboregulatory effects by nucleotides degradation as well as formation and preservation of extracellular adenosine levels, in view of its vasodilator and cardioprotective roles. The decreased platelet aggregation observed in IFCD patients probably occurred due to antiaggregating action of adenosine. In conclusion, the purinergic system ectoenzymes, which are responsible for ATP metabolism, contribute in tromborregulation and modulation of host immune responses during the indeterminate form of the disease. / A infecção pelo Trypanosoma cruzi causa a doença de Chagas (DC), uma doença inflamatória crônica. A maioria dos indivíduos infectados não apresenta morbidade aparente, compatível com a forma indeterminada da doença de Chagas (FIDC). Embora fatores relacionados ao parasito possam influenciar a evolução clínica da doença, fatores como resposta imune e inflamatória do hospedeiro têm fundamental participação na dinâmica da patologia. A resposta imune celular está intimamente associada à presença de um infiltrado inflamatório tecidual, composto por células mononucleares que proliferam e produzem citocinas pró e anti-inflamatórias. A reação inflamatória desencadeada pela infecção pelo T. cruzi é mantida pela persistência do parasito no hospedeiro, e produz alterações sistêmicas, incluindo alterações microvasculares. O sistema de sinalização purinérgica desempenha um importante papel na modulação da resposta imune e inflamatória, assim como da trombose vascular, através dos nucleotídeos da adenina (ATP, ADP e AMP) e seu derivado nucleosídeo adenosina. Estas moléculas sinalizadoras são liberadas de células como linfócitos e plaquetas em resposta ao dano ou ao estímulo celular por ação de patógenos. Os efeitos dos nucleotídeos de adenina e da adenosina são promovidos através da ativação de receptores purinégicos específicos e controlados por um complexo enzimático localizado na superfície das células. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da sinalização purinérgica na regulação das disfunções microvasculares desencadeadas pela infecção, bem como da resposta imune adaptativa induzida pelo hospedeiro, através da determinação da atividade de ectoenzimas envolvidas no metabolismo do ATP em linfócitos e plaquetas de pacientes FIDC. Foi observada uma diminuição nas atividades da E-NTPDase e da E-ADA, representando uma conseqüência adaptativa do hospedeiro frente a uma baixa estimulação antigênica durante o período de latência da doença. Logo, baixas concentrações do ATP extracelular liberadas, levariam à indução de uma resposta Th2 que protegeria o hospedeiro de uma intensa resposta Th1, enquanto, elevadas concentrações de adenosina extracelular seriam responsáveis por efeitos anti-inflamatórios e imunossupressores. Não foi observada alteração na expressão da E-NTPDase em relação ao grupo controle, demonstrando que a diminuição da sua atividade enzimática pode ser resultado de alguma modificação na conformação tridimensional da própria enzima. Em plaquetas de pacientes FIDC, foi observado um aumento nas atividades da E-NPP e E-5 -NT e uma diminuição na atividade da E-ADA, o que poderia estar relacionado a um efeito tromborregulatório, com a formação e preservação dos níveis extracelulares de adenosina, tendo em vista seu papel vadodilatador e cardioprotetor. A agregação plaquetária diminuída observada nos pacientes FIDC, provavelmente ocorreu devido à ação anti-agregante da adenosina circulante. Dessa forma, sugere-se que as ectoenzimas do sistema purinérgico, responsáveis pelo metabolismo do ATP contribuem na tromborregulação e na modulação das respostas imunes do hospedeiro durante a forma indeterminada da doença.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cadmium (Cd) is one of the most toxic heavy metals by their ability to affect the vital organs like liver, kidney, brain and other. This metal can trigger a framework of oxidative stress by increase of reactive oxygen species and also affect cholinergic and purinergic neurotransmission. Quercetin (Querc), a flavonoid found in various foods has several functions in the body as a therapeutic antioxidant and neuroprotective action. The aim of this study was to evaluate the activity of ectoenzymes and acetylcholinesterase (AChE) activity in synaptosomes of the cerebral cortex of adult rats exposed to cadmium chloride at a dose of 2.5 mg/kg and treated with Querc at doses of 5, 25 and 50mg/kg, both solutions were orally administered in a volume of 1 mL/kg for 45 days. Results showed that the hydrolysis of ATP, ADP, AMP and ADA activity in the synaptosome cerebral cortex in the Cd/ethanol group increased compared to the saline/ethanol group (p<0.05). The treatment with all doses of Querc prevented the increase in the hydrolysis of ATP, ADP, and AMP as well as the ADA activity (p<0.05). In vitro assay with Querc 25 and 50 μM showed a decrease in the activities of these enzymes except of ADA (p<0.05). The AChE activity ex vivo was not significantly different in the Cd/ethanol group when compared to the saline/ethanol group. The treatment with Querc 25 and 50 mg/kg significantly decreased the AChE activity when compared to the Cd/ethanol group (p<0.05). In vitro assay showed a decrease in the AChE activity only with 100 and 200 μM of Querc (p<0.05). These results suggest that Querc prevented the alterations caused by Cd in purinergic and cholinergic system. Thus, the results reported here suggest that Querc is a promising compound that can be clinically investigated in order to be used in alternative therapies for the treatment of neurodegenerative diseases or brain diseases associated with poisoning by heavy metals. / O cádmio (Cd) é um dos metais pesados de maior toxicidade pela sua capacidade de afetar órgãos vitais como o fígado, os rins, o encéfalo entre outros. Este metal pode desencadear um quadro de estresse oxidativo pelo aumento de espécies reativas de oxigênio, e também afetar a neurotransmissão colinérgica e purinérgica. A quercetina (Querc), um flavonóide presente em vários alimentos exerce diversas funções terapêuticas no organismo como atividade antioxidante e ação neuroprotetora. O objetivo do presente estudo foi avaliar a atividade de ectoenzimas e da acetilcolinesterase (AChE) em sinaptossomas do córtex cerebral de ratos adultos expostos ao cloreto de cádmio na dose de 2,5 mg/kg e tratados com Querc nas doses de 5, 25 e 50mg/kg, ambas por via oral e administradas no volume de 1 mL/kg por 45 dias. Os resultados demonstraram que a hidrólise de ATP, ADP, AMP e a atividade da ADA no sinaptossoma do córtex cerebral do grupo Cd/etanol aumentaram quando comparado com o grupo salina/etanol (p<0,05). O tratamento com todas as doses de Querc preveniu o aumento da hidrólise de ATP, ADP e AMP bem como a atividade da ADA (p<0,05). Ensaios in vitro com a Querc 25 e 50 μM demonstraram uma diminuição na atividade destas enzimas exceto na atividade da ADA (p<0,05). A atividade da AChE ex vivo não foi significativamente diferente no grupo Cd/etanol quando comparado com o grupo salina/etanol. O tratamento com Querc 25 e 50 mg/kg diminuiu significativamente a atividade da AChE quando comparado com o grupo Cd/etanol (p<0,05). Ensaios in vitro demonstraram uma diminuição na atividade da AChE somente com 100 e 200μM de Querc (p<0,05). Estes resultados sugerem que a Querc preveniu as alterações causadas pelo Cd no sistema purinérgico e colinérgico. Deste modo, os resultados descritos neste estudo sugerem que a Querc é um composto promissor que pode ser investigada clinicamente a fim de ser utilizado em terapias alternativas para o tratamento de doenças neurodegenerativas ou doenças cerebrais associadas à intoxicação por metais pesados.

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.