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Title: Molecular insights into the innate immune responses of Lutzomyia longipalpis to Leishmania and virus
Advisor: Traub Cseko, Yara Maria
Authors: Llanos Salamanca, Ilya Violeta
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Os flebotomíneos são vetores das leishmanioses. Uma manifestação grave da doença é a leishmaniose visceral (LV). Nas Américas, aproximadamente 96% dos casos estão concentrados no Brasil, tornando-se um importante problema de saúde pública. No Brasil, o principal agente da LV é L. infantum (Sin. chagasi) e L. longipalpis seu vetor. L. longipalpis também pode transmitir bactérias e vírus. Pesquisas sobre sistemas imunológicos básicos e respostas a diferentes patógenos são importantes para entender melhor as interações vetor-patógeno, que podem fornecer ferramentas alternativas para controle de vetores e novas abordagens de bloqueio de transmissão. Estudos anteriores em nosso laboratório identificaram uma resposta antiviral não específica na linhagem de células LL5 de L. longipalpis após estímulo com dsRNA. Para entender melhor os mecanismos dessa resposta imune, procedeu-se à análise proteômica de exossomos de células transfectadas com Poly (I:C) -mimetizante de dsRNA- e \201Cmock\201D-transfectadas. A avalição transcricional de genes de imunidade das células foi realizada por qPCR. Os exossomos das células transfectadas com Poly (I:C) possuem 40 proteínas exclusivas, várias associadas a uma resposta antiviral não específica semelhante à resposta ao interferon em mamíferos. As vias imunes inatas canônicas não parecem estar envolvidas na resposta. Estes resultados estão de acordo com um estudo proteômico recente sobre o meio condicionado de células LL5 estimuladas com Poly (I:C) Estudos anteriores do nosso laboratório mostraram que o silenciamento de cactus - o principal regulador negativo da via do Toll - nas células LL5 desencadeia uma ativação da via. No entanto, o resultado oposto foi observado quando cactus foi silenciado em flebotomíneos adultos. A existência de uma alça regulatória negativa envolvendo o gene WntD foi proposta. O silenciamento de cactus e/ou WntD em flebotomíneos adultos foi realizado, mostrando que em insetos silenciadas, os AMPs, assim como a expressão de dorsal, foram reduzidos, mas não significativamente. Flebotomíneos silenciados para WntD não tiveram modulação significativa de AMPs ou dorsal. Curiosamente, foi observada uma sincronicidade entre a expressão de cactus e dorsal, levando à identificação in silico de quatro sítios de ligação para o fator de transcrição NF-kB na região a montante do gene do cactus, indicando possível auto-regulação através do dorsal. A regulação da via Toll parece ser complexa em L. longipalpis adulta. Na última década, a gravidade da leishmaniose cutânea/mucocutânea nas Américas foi associada à presença de um endossimbionte viral, o Leishmania RNA Virus 1 (LRV1), em algumas espécies de Leishmania. O efeito da presença de LRV1 em L. guyanensis na infecção por L. longipalpis foi avaliado Tanto as células LL5 quanto fêmeas foram expostas a parasitas contendo ou não LRV1. Experiências in vitro mostraram que a presença de LRV1 regula moléculas de vias imunes canônicas e modula algumas moléculas não específicas relacionadas à resposta antiviral que poderiam favorecer a sobrevivência do parasita LRV1+. Em fêmeas, os parasitas LRV1+ tiveram um aumento significativo da carga parasitária. Apenas a defensina 1, foi diminuída na presença de LRV1. Apesar do aumento do número de parasitas, nenhuma das vias avaliadas mostrou ativação importante, sugerindo que a retenção de LRV1 em L. guyanensis também poderia dar vantagens ao parasita no inseto, diminuindo uma resposta exacerbada do inseto e melhorando sua taxa de replicação ou sobrevivência. Esperamos que esses dados levem a um melhor entendimento da imunidade de flebotomíneos e sua interação com outros patógenos.
Abstract: Phlebotomine sand flies are well known vectors of leishmaniasis. One severe manifestation of this disease is visceral leishmaniasis (VL). In the Americas approximately 96% of the cases are concentrated in Brazil, making it an important public health issue. In Brazil the agent for VL is L. infantum (syn. chagasi) and L. longipalpis its principal vector. L. longipalpis can also transmit bacteria and virus, and research on basic immune systems and responses to different pathogens is important to better understand vector-pathogen interactions, that could provide tools for alternative vector control and transmission blocking approaches. Previous studies in our laboratory identified a non-specific antiviral response in the L. longipalpis cell line LL5 after stimulation with dsRNA. To further understand the mechanisms of this immune response, proteomic analysis of exosomes from Poly(I:C) -dsRNA mimic- and mock transfected cells was carried out, and a relative gene expression of several immune genes in the cells was assessed by qPCR. Exosomes from Poly(I:C) transfected cells have 40 exclusive proteins, several associated to a non-specific antiviral response similar to INF response in mammals and that canonical innate immune pathways are not involve in the response. These results, are in line with a recent proteomic study on the conditioned media of Poly(I:C) stimulated LL5 cells Previous studies from our laboratory showed that silencing of cactus \2013 the major negative regulator of the Toll pathway - in LL5 cells elicits an activation of the pathway. Nevertheless, the opposite result was observed when cactus was silenced in adult sand flies. The existence of a negative regulatory loop involving WntD gene was proposed. The silencing of cactus and/or WntD in adult sand flies was carried out, showing that in cactus silenced flies AMPs, as well as dorsal expression, was reduced, but not significantly. WntD silenced flies had no significant modulation of AMPs or dorsal. Curiously, a synchronicity between cactus and dorsal expression was observed, leading to the in silico identification of four transcription factor binding sites for NF-kB in the upstream region of cactus gene, indicating possible auto-regulation through dorsal. The Toll pathway regulation appears to be complex in adult L. longipalpis In the last decade, the severity of cutaneous/mucocutaneous leishmaniasis in the Americas was linked to the presence of a viral endosymbiont, Leishmania RNA Virus 1 (LRV1), in some Leishmania species. The effect of LRV1 presence in L. guyanensis on L. longipalpis infection was evaluated. Both LL5 cells and adult females were exposed to parasites containing or not LRV1. In vitro experiments showed that the presence of LRV1 down regulates molecules from canonical immune pathways and modulate some non-specific antiviral response related molecules that could favour survival of the LRV1+ parasite. In female insects, LRV1+ parasites had a significantly increased parasite load. Only one molecule, defensin1, was downregulated in the presence of LRV1. Also, despite increased parasite numbers none of the pathways evaluated showed important activation, suggesting that retention of LRV1 in L. guyanensis could also provide advantages in the insect host but by impairing any exacerbated response from the insect and improving its replication rate or survival. We expect that these data lead to a better understanding of sand fly immunity and its interaction with other pathogens.
keywords: Psychodidae
Imunidade Inata
Leishmaniavirus
Issue Date: 2018
Citation: LLANOS SALAMANCA, Ilya Violeta. Molecular insights into the innate immune responses of Lutzomyia longipalpis to Leishmania and virusIlya. 2018. 158 f. Tese (Doutorado em Biologia Celular e Molecular) - Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2018.
Date of defense: 2018
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Instituto Oswaldo Cruz
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCM - Teses de Doutorado

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