O Antígeno-1 de Membrana Apical (AMA-1) de merozoítas de Plasmodium é um dos principais candidatos a compor uma vacina contra a malária. A função biológica de AMA-1 não é totalmente conhecida, entretanto, existem evidências que sugerem a participação dessa proteína na ligação a eritrócitos de diferentes espécies de Plasmodium. O objetivo deste estudo foi investigar a participação de AMA-1 de P. vivax (PvAMA-1) na ligação a eritrócitos humanos utilizando células COS-7 transfectadas com plasmídios recombinantes codificando diferentes regiões do ectodomínio de PvAMA-1. Para isso, os genes que codificam os domínios I-II ou III de PvAMA-1 foram inseridos no vetor pDisplay-EGFP, que permite a expressão das proteínas recombinantes em fusão com a porção N-terminal da Proteína Fluorescente Verde (GFP). Em paralelo, utilizamos construções contendo os genes que codificam a região C-terminal de 19 kDa da Proteína 1 de Superfície do Merozoíta (PvMSP119) e a região II da Duffy Binding Protein (PvDBP-RII). As quatro construções foram utilizadas para transfectar células COS-7 na presença de lipofectamina. A eficiência das transfecções transientes foi confirmada por imunofluorescência utilizando anticorpos específicos. Em seguida, estudamos a participação dos diferentes domínios de PvAMA-1 na ligação aos eritrócitos. Nossos resultados mostraram que os domínios contíguos I-II, ao contrário do domínio III, foram capazes de se ligar a eritrócitos in vitro. Essa ligação foi específica, pois soros de indivíduos infectados por P. vivax e soros policlonais de camundongos contendo anticorpos anti-PvAMA-1 foram capazes de inibir essa ligação em 82,0% e 79,8%, respectivamente. Além disso, anticorpos monoclonais dirigidos contra o domínio II dessa proteína foram capazes de inibir parcialmente essa ligação. Após o tratamento de eritrócitos com tripsina ou quimiotripsina, estas células perderam grande parte de sua capacidade de ligação, sugerindo que o receptor para PvAMA-1 tenha constituição predominantemente protéica. Em conjunto, nossos resultados podem servir de base para futuros estudos visando um melhor entendimento da função de anticorpos gerados durante a infecção natural ou induzidos após vacinação com PvAMA-1. / The Apical Membrane Antigen (AMA-1) of Plasmodium merozoites is one of the main candidates to be part of a vaccine against malaria. The biological function of AMA-1 is unknown. However, there are evidences that suggest the participation of this protein in the interaction with erythrocytes (RBC) of different Plasmodium species. Using transfected COS-7 cells with recombinant plasmids encoding different portions of the PvAMA-1 ectodomain, our aim was to identify possible domains of PvAMA-1 able to interact with human RBC. The genes that encoded domains I and II in combination or domain III of PvAMA-1 were cloned into the pDisplay-EGFP vector. This vector allows expression of the protein fused to the N-terminus of enhanced green fluorescent protein (GFP). In parallel, we also used constructions containing the genes that encoded the 19 kDa C-terminal region of Merozoite Surface Protein 1 (PvMSP119) and region II of the Duffy Binding Protein (PvDBP-RII). Constructions were used to transiently transfect COS-7 cells. The efficiency of expression of all constructs was confirmed by immunofluorescence assay using specific antibodies. After that, we studied the participation of the different domains of PvAMA-1 in the binding to human RBC. We found that COS-7 cells expressing domains I-II, but not domain III, bound to human RBC in vitro. This binding was specific, because sera from malaria-infected patients and mouse polyclonal sera containing antibodies to PvAMA-1 were able to block the adhesion by 82.0% and 79.8%, respectively. Moreover, monoclonal antibodies directed against domain II were partially inhibitory in the cytoadherence assays. The receptor recognized on the surface of COS-7 cells expressing the domains I and II was partially removed after human RBC were treated with trypsin or chymotrypsin, suggesting that its composition is predominantly protein. In conclusion, our results can be used as basis for future studies aimed at better understating the function of the antibodies generated during the natural infection or after vaccination with PVAMA-1.

Introdução - Interações complexas estão presentes entre a biodiversidade de mosquitos (Diptera, Culicidae) e as dinâmicas de transmissão de arbovírus e plasmódios que são agentes infecciosos que podem causar moléstias em humanos e outros animais. Objetivos - Aplicar método de distribuição potencial de habitats para mosquitos vetores de arbovírus e de plasmódios no Vale do Ribeira, sudeste do Estado de São Paulo, sub-região Serra do Mar da Mata Atlântica. Em escala local nessa região, relacionar a heterogeneidade espacial com a biodiversidade e esta com a dinâmica de transmissão de malária no Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Métodos - Foram elaborados mapas de distribuição espacial dos vetores de arbovírus: Aedes serratus, Aedes scapularis e Psorophora ferox. Os mapas gerados para Anopheles cruzii, Anopheles bellator e Anopheles marajoara foram correlacionados com a distribuição espacial de malária. As correlações entre heterogeneidade espacial e biodiversidade de mosquitos foram estabelecidas com o emprego de modelos estatísticos de regressão. Foi elaborado modelo matemático para explicar o efeito da biodiversidade na transmissão de plasmódios. Resultados - As pessoas estão mais expostas às picadas de Ae. serratus, Ae. scapularis e Ps. ferox em áreas mais quentes e chuvosas. A correlação entre An. marajoara e o padrão espacial da malária foi positiva e significativa, enquanto que An. cruzii e An. bellator não foram importantes. Demonstrou-se que o aumento da heterogeneidade espacial está correlacionado, positivamente, com a biodiversidade de mosquitos. Níveis mais elevados de diversidade de mosquitos e de aves e mamíferos foram associados com risco menor de transmissão de plasmódios. Conclusões - A modelagem de distribuição potencial de habitats é uma ferramenta para a vigilância de vetores de arbovírus. Recomenda-se maior atenção ao An. marajoara que poderia ser vetor secundário de plasmódios em áreas abertas, naturais e desmatadas, da Mata Atlântica. A diversidade de plantas aumenta a heterogeneidade espacial e, esta pode ter efeito positivo à biodiversidade de mosquitos. Maiores diversidades de mosquitos, aves e mamíferos poderiam diminuir o número de picadas infectivas de An. cruzii. Pesquisas futuras sobre a epidemiologia dessas doenças deveriam incluir os seguintes temas: mudanças climáticas e arboviroses, heterogeneidade espacial e mosquitos, e biodiversidade e malária / Introduction - Complex interactions are present between biodiversity of mosquitoes (Diptera, Culicidae) and the dynamics of vector-borne arboviruses and malaria-parasites, which are infectious agents that can cause diseases in humans and other animals. Objectives - to apply habitat-suitability modelling for arboviral and malarial mosquito vectors in Vale do Ribeira, southeastern São Paulo state, sub-region of Serra do Mar of Atlantic Forest. In a local scale of this region, to relate the spatial heterogeneity with biodiversity and the role of this with dynamics of malarial transmission in the Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Methods - Potential distribution maps were generated for the vectors of arboviruses, such as Aedes serratus, Aedes scapularis and Psorophora ferox. Distribution maps generated for Anopheles cruzii, Anopheles bellator and Anopheles marajoara were correlated with spatial distribution of human malaria. Regression models were applied to correlate the spatial heterogeneity with biodiversity of mosquitoes. It was elaborated a mathematical model to explain the effect of biodiversity on the transmission of Plasmodium. Results - People are more exposed to bites of Ae. serratus, Ae. scapularis and Ps. ferox in warmer and wetter areas. Correlations between An. marajoara and spatial pattern of malaria were positive and significant, while An. cruzii and An. bellator were not important. Spatial heterogeneity was positively associated with biodiversity of mosquitoes. Higher levels of biodiversity of both mosquitoes and vertebrates (birds and mammals) was associated with low risk of Plasmodium transmission. Conclusions - Habitat-suitability modelling is a tool for the surveillance of vector-borne arboviruses. It is recommended greater attention to An. marajoara which can be a potential secondary vector of Plasmodium parasites in natural or deforested open areas of the Atlantic Forest. Plant diversity could increase spatial heterogeneity which can be associated with higher mosquito diversity. Higher levels of mosquito, avian and mammalian diversities may decrease the number of infectious bites of An. cruzii. Future research on the epidemiology of malaria and arboviruses should include the following combinations of subjects: climate change and arboviruses, mosquito and spatial heterogeneity, and biodiversity and malaria

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-15T19:58:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PlasmodiumVivaxAvaliacao.pdf: 53364065 bytes, checksum: af88f2fcbb2e7ce9756f7fb87b0f5f3e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-18T17:59:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PlasmodiumVivaxAvaliacao.pdf: 53364065 bytes, checksum: af88f2fcbb2e7ce9756f7fb87b0f5f3e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-18T17:59:51Z (GMT). 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Foram avaliadas 34 crianças portadoras de malária vivax, diagnosticadas pela gota espessa, acompanhadas desde a fase aguda até o último controle de cura, as quais tiveram seus níveis de anticorpos IgG anti-PV e subclasses mensurados pela técnica de imunoflüorescência indireta. Os pacientes foram subdivididos em dois grupos: priminfectados (n=28) e pacientes com história de malária anterior o (n=6). A média geométrica dos títulos de anticorpos IgG anti-PV, foi o demonstrada nos diferentes períodos relativos ao controle de cura, sendo que o os níveis de anticorpos mensurados durante a fase aguda (dias zero e sete) foram comparados (teste t de Student). Níveis de anticorpos IgG anti-PV foram correlacionados com parasitemia e tempo de doença, (Correlação de Spearman). Sinais e sintomas clínicos foram descritos em ambos subgrupos. A proporção de indivíduos positivos e negativos quanto as subclasses foi comparada nos dois subgrupos (teste exato de Fisher). Os resultados mostraram um aumento inicial dos títulos de IgG anti-PV entre o dia zero (D0) e o dia sete (D7), sendo esta diferença significativa (p=0,027), independente de exposição anterior ou não à malária. Aos 60, 120 e 180 dias pós-tratamento, obteve-se uma curva descendente de títulos, com as seguintes proporções de respostas positivas: aos 60 dias: 95,2%, com títulos variando entre 40 e 2560; aos 120 dias: 62,5%, com variação de 40 e 320; e aos 180 dias apenas 28,5% de positivos, com variação entre 40 e 160. Foi encontrada correlação positiva entre tempo de doença e níveis de anticorpos totais entre indivíduos priminfectados. As médias geométricas dos títulos de anticorpos IgG anti-PV subclasses encontradas em D0 foram: IgG1 (598,41) > IgG3 (4,064) > IgG2 (1,422). Não ocorreram diferenças entre proporções de indivíduos positivos e negativos para as subclasses de IgG anti-PV, quando se comparou priminfectados e pacientes sem história anterior de malária. Concluiu-se que, no grupo estudado: 1) Ocorre inicialmente aumento de anticorpos IgG anti-PV entre o primeiro e oitavo dia de tratamento; 2) Os níveis de anticorpos totais anti-PV declinam gradativamente durante o controle de cura: 4,76% dos pacientes apresentaram resultados negativos até D60, 37,5% até D120, e 71,42% até 180 dias após o início do tratamento 3) Não há associação entre parasitemia assexuada no dia zero e títulos de anticorpos IgG anti-PV no primeiro e oitavo dias de tratamento; 4) Em crianças expostas a ataques anteriores, quanto maior o tempo de evolução da doença, maiores são os níveis de anticorpos, ao contrário do que ocorreu com crianças priminfectadas; 5) Não há correlação entre títulos de anticorpos anti-PV totais e presença de esplenomegalia; 6) Houve predominância de anticorpos citofilicos (lgG1 > IgG3), sobre os anticorpos não citofilicos, na amostra estudada. / An improved knowledge of human antiplasmodial defense mechanisms is partof current strategies against malaria. One of the effective defense mechanisms is the relationship between cytophilic antibodies and monocytes in order to increase the phagocytosis of infected cells. Comparative studies on immunoglobulin patterns have been carried out in immune and semi-immune populations.The present work is a further contribution to the subject and has the objectiveto study the response of IgG antibodies anti-P. vivax (IgG anti-PV), and their cytophilic (lgG1 e IgG3) and non-cytophilic (lgG2) subclasses in 34 outpatient children with malaria by P.vivax. Diagnosis of malaria was established by thick blood films. IgG levels, with their respective subclasses, were identified by indirect fluorescent antibody technique in the children enrolled in the study, during the acute phase and up to ultimate established cure. Patients were divided in 2 groups according to a previous malaria history (primarily infected, n= 28) and patients with history of previous malaria attack (n=6). The geometric means of antibodies IgG anti-PV levels were demonstrated during different periods of sera assessment. The IgG anti-PV levels obtained in the days zero and seven were compared (Student's t test). IgG anti-PV levels were correlated with assexual parasitaemia and the period of sickness, (Spearman's correlation test). A description of clinical features ocurred in both subgroups. Regarding immunoglobulin subclasses, the proportion of positive and negative sera was compared (Exact Fisher's test), in the 2 subgroups with the following results: a significative statistical difference (p=0,027) ocurred in the IgG levels between day zero (D0) and day seven (07), with no correlation with previous malaria history. A descending curve was observed in IgG levels, with mean and variable values respectively of 95,2% (40-2560) on the 60th day, 62,5% (40-320) on the 120th day, and 28% (40-160) on the 180th day after treatment. There was a positive association between the time of sickness and total antibody IgG anti-PV levels in primarily infected patients. The rank order for geometric means of IgG subclasses encountered was: IgG1(598,41) > IgG3 (4,06) > IgG2 (1,42). There were no significative differences in IgG anti-PV subclasses among primarily infected patients and those without previous malaria history. The following conclusions were made: 1) An increase of IgG anti-PV levels was seen between D0 and 07; 2) During the follow up the IgG anti-PV levels showing a gradual tendency to decline: 4,76% of the patients had negative results until 060, 37,5% until 0120, and 71,42% had negative results until 180 days after treatment; 3) There was no association between assexual parasitemia in day zero and antibody levels IgG anti-PV in the first and in the eighth day of treatment; 4) In children with previous malaria attacks the time of sickness evaluation is proporcional to antibody IgG anti-PV levels, and the reverse occurs, in the primarily infected children; 5) There was no correlation between total antibodies anti-PV levels and evidence of splenomegaly;6) Cytophilic antibodies (lgG1 > IgG3) predominated over noncytophilic antibodies (lgG2) in the study sample.

O objetivo deste trabalho foi estudar a resposta imune, quanto ao nível e à avidez dos anticorpos IgG, dirigidos contra o antígeno recombinante derivada da Proteína 1 de Superfície de Merozoíto de Plasmodium vivax (PvMSP119) em indivíduos residentes em diferentes áreas endêmicas do Brasil, empregando o teste ELISA. Para tanto, foram estudadas amostras de indivíduos expostos à malária, infectados ou não e em acompanhamento terapêutico. Na padronização das condições de reação, obteve-se uma sensibilidade de 95,00% em amostras de pacientes com gota espessa positiva para P. vivax e uma especificidade de 99,50% em amostras de indivíduos saudáveis e com outras patologias. Entre as amostras de pacientes com P. falciparum, 7,14% foram reagentes. O estudo dos diferentes grupos de pacientes com malária vivax mostrou haver diferença significante entre os primo infectados e aqueles com episódios anteriores de malária, sendo os níveis (IR) e avidez (IA) de IgG mais baixos nos primo infectados, embora os níveis de anticorpos já estivessem elevados nesses pacientes. A predominância de IgG anti-PvMSP119 de baixa avidez nos pacientes primo infectados por P. vivax, sugere um baixo grau de proteção, mesmo na presença de elevados níveis de anticorpos observados já no início da infecção. A análise dos indivíduos não infectados mostrou haver uma associação negativa dos resultados de IR com o tempo decorrido desde o último episódio de malária e associação positiva com o número de malárias anteriores. Em relação aos IA houve associação positiva com ambos os parâmetros, nos pacientes que haviam tido malária até, no máximo, seis meses antes da coleta. Entre os pacientes que haviam apresentado episódios de malária anteriores, observaram-se níveis mais baixos de anticorpos IgG anti-PvMSP119 em indivíduos com alta exposição à malária, quando comparados a moradores de áreas com baixa transmissão. Em relação à avidez, foram encontrados índices mais elevados nas áreas de maior transmissão. Considerando-se o município de Alta Floresta, nas regiões de garimpo e próximas à mata, obtiveram-se altos índices de positividade com níveis e avidez dos anticorpos mais elevados que nas demais regiões. Não foi observada correlação entre níveis e avidez dos anticorpos IgG anti-PvMSP119. / The aim of this work was to study the level and avidity of IgG antibodies specific to Plasmodium vivax using the recombinant protein corresponding to 19kDa C-terminal of the merozoite surface protein 1 region (PvMSP119) in individuals living in distinct malaria endemic areas, using ELISA test. Thus, samples from individuals exposed to malaria, with patent infection or not were evaluated. The reaction conditions were standardized, yielding 95.00% sensitivity with sera from P. vivax infected patients and 99.50% specificity with sera from individuals non-exposed to P. vivax malaria. Just 7.14% of patient samples with P. falciparum malaria reacted to PvMSP119. The investigation of different groups of vivax malaria patients showed significant differences between patients with primo infection and those with past malaria episodes. The levels and avidity of IgG were lower in primo infected ones. The predominance of low avidity IgG in P. vivax primo infected patients may suggest low grade of protection even in high level antibody sera. The analysis of non-infected subjects showed a negative association of IgG levels and time elapsed since last malaria episode, and a positive association to the number of malaria episodes. For individuals who had had last malaria episode till maximum six months before the collecting of blood samples, avidity indexes showed positive association for both parameters described before. Individuals sporadically exposed to malaria transmission (Belém group) and who experienced their last episode by P. vivax had significant high levels and proportions of specific antibodies when compared to subjects continuously exposed (Alta Floresta group). Otherwise, higher avidity levels were detected in high transmission areas. In god mines and forest areas of Alta Floresta, higher IgG and avidity levels were obtained, as compared to the other regions of the municipality. No correlation was observed between anti-PvMSP119 IgG levels and avidity levels.

Submitted by Anderson Silva (avargas@icict.fiocruz.br) on 2012-10-17T17:59:45Z No. of bitstreams: 1 ana_c_b_nascimento_ioc_bcm_0022_2010.pdf: 7179459 bytes, checksum: 2ef62247bd903a56caf55419a431306c (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-17T17:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ana_c_b_nascimento_ioc_bcm_0022_2010.pdf: 7179459 bytes, checksum: 2ef62247bd903a56caf55419a431306c (MD5) Previous issue date: 2010 / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Ciencias Medicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Anualmente, a malária afeta cerca de 300 milhões de pessoas no mundo (causando cerca de um milhão de mortes). No Brasil 450.000 casos são notificados anualmente. Recentemente, muitos trabalhos têm procurado identificar moléculas mediadoras da interação mosquito/plasmódio. Anopheles aquasalis é o vetor de malária mais importante nas regiões litorâneas do Brasil e Plasmodium vivax o agente etiológico causador da maior parte dos casos da doença. Este estudo visa examinar moléculas que participam da interação entre estes dois organismos. Para tal, duas estratégias foram utilizadas: subtração de cDNAs e PCR com iniciadores degenerados. As bibliotecas subtrativas foram produzidas a partir de amostras de A. aquasalis 2 e 24 horas após alimentação sanguínea ou infecção por P. vivax. Após a análise dos cDNAs obtidos foram observadas diferenças na expressão de genes entre A. aquasalis alimentados com sangue e com sangue infectado em ambos os intervalos de tempo investigados. Os resultados das subtrações de cDNA para os genes serino protease, fibrinogênio, proteína responsiva a bactéria e carboxipeptidase foram corroborados utilizando PCR em tempo real. Por exemplo, uma cecropina teve a sua expressão diminuída após a infecção com P. vivax e uma serpina apresentou um resultado oposto. Análise de um fator de transcrição GATA revelou um aumento de RNAm 36 horas após infecção com P. vivax assim como um aumento da infecção após silenciamento deste gene, demonstrando a importância deste fator de transcrição para a resposta imune do inseto contra P. vivax. Em paralelo, cDNAs de A. aquasalis específicos para genes relacionados com a via JAK-STAT [fator de transcrição STAT, proteína inibitória de STAT ativado (PIAS) e óxido nítrico sintase (NOS)] e com o sistema de detoxificação celular (catalase e duas superóxido dismutases) foram amplificados utilizando iniciadores degenerados. Resultados de expressão destes genes revelaram que STAT, PIAS e NOS são induzidos pela infecção com P. vivax e experimentos de genética reversa comprovaram que a via de sinalização JAK/STAT é importante na resposta imune do A. aquasalis contra este parasito. Com relação às enzimas de detoxificação, foi observado um aumento da expressão 36 horas após infecção e uma diminuição da atividade das enzimas SOD e catalase 24 horas após infecção. Este aumento de RNAm 36 horas após infecção pode estar relacionado à tentativa das células de diminuírem a quantidade intracelular de espécies reativas de oxigênio mantida pela diminuição da atividade destas enzimas 24 horas pós infecção. Surpreendentemente, o silenciamento da catalase exacerbou a infecção do P. vivax. Este resultado pode ser correlacionado com a produção de uma rede de ditirosina que protegeria os parasitos da resposta imune do inseto. Nossos resultados apontam mecanismos imunes adotados pelo A. aquasalis para combater o P. vivax, fornecendo informações importantes sobre moléculas envolvidas no processo de interação e imunidade deste vetor de malária no Brasil com seu parasito. / Each year, malaria affects 300 million people worldwide, causing 1 million deaths. In Brazil, 450,000 cases are reported annually. Recently, many studies have attempted to identify molecules that mediate the interaction mosquito-parasite. Anopheles aquasalis is the most important vector of malaria in the coastal regions of Brazil and the etiological agent Plasmodium vivax causes most cases of the disease. This study aims examining molecules that participate in the interaction between these two organisms. For this, two strategies were used: cDNA subtraction and PCR using degenerate primers. The subtractive libraries were produced from samples of A. aquasalis 2 and 24 hours after blood feeding or infection by P. vivax. After analyzes of cDNAs, differences were observed in gene expression between A. aquasalis fed with blood or infected blood at both times investigated. The expression of some candidates obtained through subtraction cDNA (serine protease, fibrinogen, carboxypeptidase and bacteria responsive protein genes) were confirmed using real time PCR. For example, the expression of a cecropin decreased after P. vivax infection while a serpin presented increased expression. Analysis of a transcription factor, GATA, revealed an increase in the mRNA levels 36 hours after infection. Silencing of this gene produced increased infection, demonstrating the importance of this transcription factor for the insect's immune response against P. vivax. In parallel, A. aquasalis cDNA sequences for the JAK-STAT pathway [transcription factor STAT, protein inhibitor of activated STAT (PIAS) and nitric oxide synthase (NOS)] and for genes related to cellular detoxification (catalase and two superoxide dismutases) were obtained using degenerate primers. Results of expression of these genes revealed that STAT, PIAS and NOS are induced by infection with P. vivax and reverse genetics experiments have shown that this pathway is important in the immune response of A. aquasalis against P. vivax. Regarding the detoxification enzymes, an increase in mRNA expression was observed 36 hours after infection and a decrease in activity 24 hours after infection. This increase in mRNA 36 hours after infection may be related to the attempt of cells to decrease the amount of intracellular ROS due to the diminished activity of these enzymes 24 hours after infection. Surprisingly, the silencing of catalase exacerbated the infection of P. vivax. This result may be correlated with the production of a dytirosine network that protects the parasites from the insect's immune response. Our results indicate immune mechanisms adopted by A. aquasalis to combat P. vivax, providing important information about molecules involved in the process of interaction and immunity of this vector with its Brazilian malaria parasite.

Submitted by Priscila Nascimento (pnascimento@icict.fiocruz.br) on 2013-03-19T16:07:54Z No. of bitstreams: 1 Ana_Carolina.pdf: 2560132 bytes, checksum: 663a398860ff953a4b1de21a209ee151 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-19T16:07:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana_Carolina.pdf: 2560132 bytes, checksum: 663a398860ff953a4b1de21a209ee151 (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / O desenvolvimento de uma vacina para malária é considerado atualmente uma prioridade em saúde pública pelo impacto socioeconômico e morbidade da doença com 250 milhões de novos casos por ano. A vacina de febre amarela é considerada uma das vacinas mais bem sucedidas por sua imunogenicidade duradora obtida após uma única dose. Frente a elucidação das respostas polivalentes dirigidas ao vírus vacinal 17D, a utilização do mesmo como vetor de expressão para antígenos heterólogos têm sido encorajada. Tendo em vista que febre amarela e malária compartilham grandes zonas endêmicas nos continentes americano e africano, a construção de uma vacina para malária baseada no vetor de febre amarela 17D se tornou uma abordagem interessante. Foram construídos dois vírus recombinantes contendo a proteína heteróloga MSP-119de P. falciparum (FA17D/MSP-119fal) e P. vivax (FA17D/MSP-119vivax) entre os genes E/NS1 de FA. Esta proteína é constituída de um fragmento de 19 kDa obtido após o processamento proteolítico da proteína de superfície do merozoíta 1 (MSP-1) durante a invasão do eritrócito e é descrita como alvo de anticorpos protetores em animais e pessoas imunes. Os vírus recombinantes foram caracterizados in vitro quanto à capacidade proliferativa em células Vero, estabilidade genética e expressão da proteína heteróloga por microscopia confocal de imunofluorescência e western blotting. A imunização de camundongos BALB/c e primatas não-humanos da espécie Saimiri sciureus foi usada para avaliar as construções quanto à imunogenicidade. Ambos os vírus foram capazes de induzir a produção de anticorpos neutralizantes contra a FA, porém em menores títulos do que os induzidos pelo vírus vacinal 17DD. A indução de anticorpos específicos para a proteína heteróloga após a imunização com os diferentes vírus recombinantes, também foi demonstrada e resultou em baixos títulos de IgG.em ambos os modelos. Os anticorpos induzidos no modelo com macacos Saimiri reconheceram a proteína nativa do parasita em hemácias infectadas por P. falciparum. No entanto, o desafio realizado neste modelo de primata não-esplenectomizado após a imunização com FA17D/MSP-119fal não gerou resultados conclusivos. Estes resultados sugerem a necessidade de aprimoramento da plataforma de expressão em busca de maior imunogenicidade. / The development of a vaccine for malaria is currently considered a priority in public health due to the socioeconomic impact and morbidity of the disease with 250 million new cases registered every year. The yellow fever vaccine is considered one of the most successful vaccines for its longlasting immunogenicity obtained after a single dose. As a result of the elucidation of the polyvalent responses directed to YF17D vaccine virus, the use of this virus as an expression vector of heterologous antigens has been encouraged. Considering that yellow fever and malaria share the major endemic areas in American and African continents, the construction of a vaccine for malaria based on the yellow fever 17D vector became an interesting approach. Two recombinant viruses containing the heterologous protein MSP-119 from P. falciparum (YF17D/MSP-119fal) and P. vivax (YF17D/MSP-119vivax) inserted between the E/NS1 genes have been constructed. This protein consists of a 19 kDa fragment obtained after proteolytic processing of the merozoite surface protein 1 (MSP-1) during invasion of erythrocytes and is described as a target for protective antibodies in animals and immune people. Recombinant viruses were characterized in vitro for their proliferative capacity in Vero cells and genetic stability and expression of heterologous protein were assessed by confocal immunofluorescence and Western blotting. Immunization of BALB/c mice and non-human primate species Saimiri sciureus allowed the evaluation of the constructions in terms of immunogenicity. Both viruses were capable of inducing neutralizing antibodies to YF, but in lower titers than those induced by the vaccine virus 17DD.The induction of specific antibodies for the heterologous protein by the different recombinant viruses was also demonstrated by low levels of IgG in both models. The antibodies induced in this monkey model bound to the native protein in parasite-infected red blood cells by immunofluorescence. The challenge carried out in after immunization of Saimiri monkeys with FA17D/MSP-119fal did not generate conclusive results. These data suggest the need to improve the platform of expression towards higher viral immunogenicity.

Introdução - Interações complexas estão presentes entre a biodiversidade de mosquitos (Diptera, Culicidae) e as dinâmicas de transmissão de arbovírus e plasmódios que são agentes infecciosos que podem causar moléstias em humanos e outros animais. Objetivos - Aplicar método de distribuição potencial de habitats para mosquitos vetores de arbovírus e de plasmódios no Vale do Ribeira, sudeste do Estado de São Paulo, sub-região Serra do Mar da Mata Atlântica. Em escala local nessa região, relacionar a heterogeneidade espacial com a biodiversidade e esta com a dinâmica de transmissão de malária no Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Métodos - Foram elaborados mapas de distribuição espacial dos vetores de arbovírus: Aedes serratus, Aedes scapularis e Psorophora ferox. Os mapas gerados para Anopheles cruzii, Anopheles bellator e Anopheles marajoara foram correlacionados com a distribuição espacial de malária. As correlações entre heterogeneidade espacial e biodiversidade de mosquitos foram estabelecidas com o emprego de modelos estatísticos de regressão. Foi elaborado modelo matemático para explicar o efeito da biodiversidade na transmissão de plasmódios. Resultados - As pessoas estão mais expostas às picadas de Ae. serratus, Ae. scapularis e Ps. ferox em áreas mais quentes e chuvosas. A correlação entre An. marajoara e o padrão espacial da malária foi positiva e significativa, enquanto que An. cruzii e An. bellator não foram importantes. Demonstrou-se que o aumento da heterogeneidade espacial está correlacionado, positivamente, com a biodiversidade de mosquitos. Níveis mais elevados de diversidade de mosquitos e de aves e mamíferos foram associados com risco menor de transmissão de plasmódios. Conclusões - A modelagem de distribuição potencial de habitats é uma ferramenta para a vigilância de vetores de arbovírus. Recomenda-se maior atenção ao An. marajoara que poderia ser vetor secundário de plasmódios em áreas abertas, naturais e desmatadas, da Mata Atlântica. A diversidade de plantas aumenta a heterogeneidade espacial e, esta pode ter efeito positivo à biodiversidade de mosquitos. Maiores diversidades de mosquitos, aves e mamíferos poderiam diminuir o número de picadas infectivas de An. cruzii. Pesquisas futuras sobre a epidemiologia dessas doenças deveriam incluir os seguintes temas: mudanças climáticas e arboviroses, heterogeneidade espacial e mosquitos, e biodiversidade e malária / Introduction - Complex interactions are present between biodiversity of mosquitoes (Diptera, Culicidae) and the dynamics of vector-borne arboviruses and malaria-parasites, which are infectious agents that can cause diseases in humans and other animals. Objectives - to apply habitat-suitability modelling for arboviral and malarial mosquito vectors in Vale do Ribeira, southeastern São Paulo state, sub-region of Serra do Mar of Atlantic Forest. In a local scale of this region, to relate the spatial heterogeneity with biodiversity and the role of this with dynamics of malarial transmission in the Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Methods - Potential distribution maps were generated for the vectors of arboviruses, such as Aedes serratus, Aedes scapularis and Psorophora ferox. Distribution maps generated for Anopheles cruzii, Anopheles bellator and Anopheles marajoara were correlated with spatial distribution of human malaria. Regression models were applied to correlate the spatial heterogeneity with biodiversity of mosquitoes. It was elaborated a mathematical model to explain the effect of biodiversity on the transmission of Plasmodium. Results - People are more exposed to bites of Ae. serratus, Ae. scapularis and Ps. ferox in warmer and wetter areas. Correlations between An. marajoara and spatial pattern of malaria were positive and significant, while An. cruzii and An. bellator were not important. Spatial heterogeneity was positively associated with biodiversity of mosquitoes. Higher levels of biodiversity of both mosquitoes and vertebrates (birds and mammals) was associated with low risk of Plasmodium transmission. Conclusions - Habitat-suitability modelling is a tool for the surveillance of vector-borne arboviruses. It is recommended greater attention to An. marajoara which can be a potential secondary vector of Plasmodium parasites in natural or deforested open areas of the Atlantic Forest. Plant diversity could increase spatial heterogeneity which can be associated with higher mosquito diversity. Higher levels of mosquito, avian and mammalian diversities may decrease the number of infectious bites of An. cruzii. Future research on the epidemiology of malaria and arboviruses should include the following combinations of subjects: climate change and arboviruses, mosquito and spatial heterogeneity, and biodiversity and malaria

O Antígeno 1 de Membrana Apical (AMA-1) de Plasmodium sp tem sido sugerido como candidato a compor uma vacina contra a malária. No presente estudo geramos cinco proteínas recombinantes baseadas em diferentes regiões do ectodomínio de AMA-1 de Plasmodium vivax, o qual compreende os domínios I a III, com intuito de mapear regiões particularmente imunogênicas da proteína. Cada uma das cinco proteínas recombinantes foi expressa em Eschericha coli a partir do vetor pET-28a em fusão com a cauda de histidina e purificadas por cromatografia de afinidade. As diferentes proteínas recombinantes foram comparadas, por ELISA, quanto ao reconhecimento por anticorpos IgM, IgG e subclasses de IgG de 100 indivíduos infectados por P. vivax procedentes de áreas endêmicas do Estado do Pará e 32 indivíduos não infectados que relataram terem sido acometidos de mais de 10 episódios prévios de malária procedentes do município de Terra Nova do Norte (MT). As freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgM foram mais baixas e variaram de 4% (DIII) a 36% (DII-III). Por outro lado, as freqüências de indivíduos que apresentaram anticorpos IgG para DI, DII, DIII, DI-II e DII-III foram 13%, 65%, 12%, 59% e 58%, respectivamente. Podemos observar que as proteínas recombinantes contendo o DII foram particularmente imunogênicas durante a infecção natural. Com o objetivo de avaliar se os epítopos reconhecidos nas cinco proteínas baseadas nos diferentes domínios estão expostos na proteína recombinante correspondente ao ectodomínio (DI-III) gerada previamente, realizamos ensaios de inibição por ELISA utilizando placas sensibilizadas com a proteína DI-III. Nossos resultados sugerem a presença de um maior número de epítopos comuns entre as proteínas recombinantes baseadas nos domínios I-II e ectodomínio de AMA-1. Além disso, observamos que a proporção de indivíduos que apresentaram anticorpos contra DII, DI-II e DII-III aumentou de acordo com o maior número de exposições prévias ao P. vivax. As subclasses de IgG que predominaram contra todas as proteínas foram IgG1, IgG3 e IgG4. Em conjunto, nossos resultados sugerem que as proteínas recombinantes contendo o DII podem ser exploradas em futuros estudos de indução de imunidade protetora contra malária vivax em primatas não-humanos. / The Apical Membrane Antigen 1 (AMA-1) of Plasmodium sp has been suggested as a vaccine candidate against malaria. Herein, to identify novel antigenic epitopes on the Plasmodium vivax AMA-1 ectodomain, we have generated five recombinant proteins, comprising domains I to III. All recombinant proteins were expressed in Escherichia coli using the pET-28a vector system fused to hexahistidine tag for purification by affinity chromatography. Recognition of recombinant proteins by antibodies was evaluated using a panel of sera collected from onehundred P. vivax -infected patients resident in the State of Pará and from thirty-two non-infected individuals, living in the State of Mato Grosso and who have faced a minimum of ten malaria episodes. ELISA analyses demonstrated that protein recognition was highly dependent on IgG antibodies, raging from 13%, 65%, 12%, 59% up to 58%, respectively for DI, DII, DIII, DI-II and DII-III domains. Indeed, we have noticed a lower frequency of recognition, ranging from 4% (DIII) to 36% (DII-III), by sera from those individuals that presented IgM antibodies. Collectively, these data suggest that the DII domain is particularly immunogenic during natural infections. Next, to verify whether the epitopes recognized in these five different recombinant proteins were also expressed in a recombinant protein spanning domains I through III (DI-III), we carried out ELISA inhibition assays using plates coated with the DI-III recombinant protein. Our findings revealed the presence of a higher number of common epitopes among recombinant proteins based on domains I-II and the AMA-1 ectodomain. Moreover, we observed that the proportion of individuals who had presented antibodies against DII, DI-II and DII-III domains increased according to the previous number of P. vivax episodes. Overall, IgG1, IgG3 and IgG4 antibodies were prevalent to all proteins. Taken together, our results demonstrated that DII domain is highly recognized, mainly by IgG antibodies; and open promising perspectives to use this region as an experimental vaccine in non-human primates capable to induce protective immunity against vivax malaria.

O objetivo deste trabalho foi estudar a resposta imune, quanto ao nível e à avidez dos anticorpos IgG, dirigidos contra o antígeno recombinante derivada da Proteína 1 de Superfície de Merozoíto de Plasmodium vivax (PvMSP119) em indivíduos residentes em diferentes áreas endêmicas do Brasil, empregando o teste ELISA. Para tanto, foram estudadas amostras de indivíduos expostos à malária, infectados ou não e em acompanhamento terapêutico. Na padronização das condições de reação, obteve-se uma sensibilidade de 95,00% em amostras de pacientes com gota espessa positiva para P. vivax e uma especificidade de 99,50% em amostras de indivíduos saudáveis e com outras patologias. Entre as amostras de pacientes com P. falciparum, 7,14% foram reagentes. O estudo dos diferentes grupos de pacientes com malária vivax mostrou haver diferença significante entre os primo infectados e aqueles com episódios anteriores de malária, sendo os níveis (IR) e avidez (IA) de IgG mais baixos nos primo infectados, embora os níveis de anticorpos já estivessem elevados nesses pacientes. A predominância de IgG anti-PvMSP119 de baixa avidez nos pacientes primo infectados por P. vivax, sugere um baixo grau de proteção, mesmo na presença de elevados níveis de anticorpos observados já no início da infecção. A análise dos indivíduos não infectados mostrou haver uma associação negativa dos resultados de IR com o tempo decorrido desde o último episódio de malária e associação positiva com o número de malárias anteriores. Em relação aos IA houve associação positiva com ambos os parâmetros, nos pacientes que haviam tido malária até, no máximo, seis meses antes da coleta. Entre os pacientes que haviam apresentado episódios de malária anteriores, observaram-se níveis mais baixos de anticorpos IgG anti-PvMSP119 em indivíduos com alta exposição à malária, quando comparados a moradores de áreas com baixa transmissão. Em relação à avidez, foram encontrados índices mais elevados nas áreas de maior transmissão. Considerando-se o município de Alta Floresta, nas regiões de garimpo e próximas à mata, obtiveram-se altos índices de positividade com níveis e avidez dos anticorpos mais elevados que nas demais regiões. Não foi observada correlação entre níveis e avidez dos anticorpos IgG anti-PvMSP119. / The aim of this work was to study the level and avidity of IgG antibodies specific to Plasmodium vivax using the recombinant protein corresponding to 19kDa C-terminal of the merozoite surface protein 1 region (PvMSP119) in individuals living in distinct malaria endemic areas, using ELISA test. Thus, samples from individuals exposed to malaria, with patent infection or not were evaluated. The reaction conditions were standardized, yielding 95.00% sensitivity with sera from P. vivax infected patients and 99.50% specificity with sera from individuals non-exposed to P. vivax malaria. Just 7.14% of patient samples with P. falciparum malaria reacted to PvMSP119. The investigation of different groups of vivax malaria patients showed significant differences between patients with primo infection and those with past malaria episodes. The levels and avidity of IgG were lower in primo infected ones. The predominance of low avidity IgG in P. vivax primo infected patients may suggest low grade of protection even in high level antibody sera. The analysis of non-infected subjects showed a negative association of IgG levels and time elapsed since last malaria episode, and a positive association to the number of malaria episodes. For individuals who had had last malaria episode till maximum six months before the collecting of blood samples, avidity indexes showed positive association for both parameters described before. Individuals sporadically exposed to malaria transmission (Belém group) and who experienced their last episode by P. vivax had significant high levels and proportions of specific antibodies when compared to subjects continuously exposed (Alta Floresta group). Otherwise, higher avidity levels were detected in high transmission areas. In god mines and forest areas of Alta Floresta, higher IgG and avidity levels were obtained, as compared to the other regions of the municipality. No correlation was observed between anti-PvMSP119 IgG levels and avidity levels.

O Antígeno-1 de Membrana Apical (AMA-1) de merozoítas de Plasmodium é um dos principais candidatos a compor uma vacina contra a malária. A função biológica de AMA-1 não é totalmente conhecida, entretanto, existem evidências que sugerem a participação dessa proteína na ligação a eritrócitos de diferentes espécies de Plasmodium. O objetivo deste estudo foi investigar a participação de AMA-1 de P. vivax (PvAMA-1) na ligação a eritrócitos humanos utilizando células COS-7 transfectadas com plasmídios recombinantes codificando diferentes regiões do ectodomínio de PvAMA-1. Para isso, os genes que codificam os domínios I-II ou III de PvAMA-1 foram inseridos no vetor pDisplay-EGFP, que permite a expressão das proteínas recombinantes em fusão com a porção N-terminal da Proteína Fluorescente Verde (GFP). Em paralelo, utilizamos construções contendo os genes que codificam a região C-terminal de 19 kDa da Proteína 1 de Superfície do Merozoíta (PvMSP119) e a região II da Duffy Binding Protein (PvDBP-RII). As quatro construções foram utilizadas para transfectar células COS-7 na presença de lipofectamina. A eficiência das transfecções transientes foi confirmada por imunofluorescência utilizando anticorpos específicos. Em seguida, estudamos a participação dos diferentes domínios de PvAMA-1 na ligação aos eritrócitos. Nossos resultados mostraram que os domínios contíguos I-II, ao contrário do domínio III, foram capazes de se ligar a eritrócitos in vitro. Essa ligação foi específica, pois soros de indivíduos infectados por P. vivax e soros policlonais de camundongos contendo anticorpos anti-PvAMA-1 foram capazes de inibir essa ligação em 82,0% e 79,8%, respectivamente. Além disso, anticorpos monoclonais dirigidos contra o domínio II dessa proteína foram capazes de inibir parcialmente essa ligação. Após o tratamento de eritrócitos com tripsina ou quimiotripsina, estas células perderam grande parte de sua capacidade de ligação, sugerindo que o receptor para PvAMA-1 tenha constituição predominantemente protéica. Em conjunto, nossos resultados podem servir de base para futuros estudos visando um melhor entendimento da função de anticorpos gerados durante a infecção natural ou induzidos após vacinação com PvAMA-1. / The Apical Membrane Antigen (AMA-1) of Plasmodium merozoites is one of the main candidates to be part of a vaccine against malaria. The biological function of AMA-1 is unknown. However, there are evidences that suggest the participation of this protein in the interaction with erythrocytes (RBC) of different Plasmodium species. Using transfected COS-7 cells with recombinant plasmids encoding different portions of the PvAMA-1 ectodomain, our aim was to identify possible domains of PvAMA-1 able to interact with human RBC. The genes that encoded domains I and II in combination or domain III of PvAMA-1 were cloned into the pDisplay-EGFP vector. This vector allows expression of the protein fused to the N-terminus of enhanced green fluorescent protein (GFP). In parallel, we also used constructions containing the genes that encoded the 19 kDa C-terminal region of Merozoite Surface Protein 1 (PvMSP119) and region II of the Duffy Binding Protein (PvDBP-RII). Constructions were used to transiently transfect COS-7 cells. The efficiency of expression of all constructs was confirmed by immunofluorescence assay using specific antibodies. After that, we studied the participation of the different domains of PvAMA-1 in the binding to human RBC. We found that COS-7 cells expressing domains I-II, but not domain III, bound to human RBC in vitro. This binding was specific, because sera from malaria-infected patients and mouse polyclonal sera containing antibodies to PvAMA-1 were able to block the adhesion by 82.0% and 79.8%, respectively. Moreover, monoclonal antibodies directed against domain II were partially inhibitory in the cytoadherence assays. The receptor recognized on the surface of COS-7 cells expressing the domains I and II was partially removed after human RBC were treated with trypsin or chymotrypsin, suggesting that its composition is predominantly protein. In conclusion, our results can be used as basis for future studies aimed at better understating the function of the antibodies generated during the natural infection or after vaccination with PVAMA-1.