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A CYTOKINE NETWORK BALANCE INFLUENCES THE FATE OF LEISHMANIA (VIANNIA) BRAZILIENSIS INFECTION IN A CUTANEOUS LEISHMANIASIS HAMSTER MODEL
Cutaneous lesions
Cytokines
Disease control
Hamster model
iNOS/arginase
Immune-regulation
Parasite load
Author
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Transmissores de Hematozoários. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular e Doenças Endêmicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Rede de Pesquisas em Saúde do Estado do Rio de Janeiro/FAPERJ. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Rede de Pesquisas em Saúde do Estado do Rio de Janeiro/FAPERJ. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Faculdade de Ciências Médicas. Disciplina de Parasitologia-DMIP. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / The National Institute of Science and Technology on Neuroimmunomodulation (INCT-NIM). Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Pesquisa Clínica em Micobacterioses. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Transmissores de Hematozoários. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Molecular e Doenças Endêmicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Rede de Pesquisas em Saúde do Estado do Rio de Janeiro/FAPERJ. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Rede de Pesquisas em Saúde do Estado do Rio de Janeiro/FAPERJ. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Faculdade de Ciências Médicas. Disciplina de Parasitologia-DMIP. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / The National Institute of Science and Technology on Neuroimmunomodulation (INCT-NIM). Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Pesquisa Clínica em Micobacterioses. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
The golden hamster is a suitable model for studying cutaneous leishmaniasis (CL) due to Leishmania (Viannia) braziliensis. Immunopathological mechanisms are well established in the L. (L.) major-mouse model, in which IL-4 instructs a Th2 response towards progressive infection. In the present study, we evaluated the natural history of L. braziliensis infection from its first stages up to lesion establishment, with the aim of identifying immunological parameters associated with the disease outcome and parasitism fate. To this end, hamsters infected with 104, 105, or 106 promastigotes were monitored during the first hours (4h, 24h), early (15 days, 30 days) and late (50 days) post-infection (pi) phases. Cytokines, iNOS and arginase gene expression were quantified in the established lesions by reverse transcription-quantitative PCR. Compared to the 105 or 106 groups, 104 animals presented lower lesions sizes, less tissue damage, and lower IgG levels. Basal gene expression in normal skin was high for TGF-β, and intermediary for TNF, IL-6, and IL-4. At 4hpi, no cytokine induction was observed in the 104 group, while an upregulation of IL-6, IL-10, and IL-4 was observed in the 106 group. At 15dpi, lesion appearance was accompanied by an increased expression of all assessed cytokines, markedly in the 105 and 106 groups. Upregulation of all investigated cytokines was observed in the late phase, although less expressive in the 104 group. IFN-γ was the depending variable influencing tissue damage, while IL-6 was associated to parasite load. The network correlating gene expression and clinical and laboratorial parameters indicated inoculum-independent associations at 15 and 30dpi. A strong positive network correlation was observed in the 104 group, but not in the 105 or 106 groups. In conclusion, IL-4, IL-6, IL-10, and TGF-β are linked o L. braziliensis progression. However, a balanced cytokine network is the key for an immune response able to reduce the ongoing infection and reduce pathological damage.
Keywords
Leishmania (Viannia) braziliensisCutaneous lesions
Cytokines
Disease control
Hamster model
iNOS/arginase
Immune-regulation
Parasite load
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