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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/52528
ESTABELECIMENTO DE MODELOS IN VITRO E IN VIVO PARA ESTUDO DA TOXOPLASMOSE CONGÊNITA E ANÁLISE DO PAPEL DA AUTOFAGIA NA INFECÇÃO DE TROFOBLASTOS POR TOXOPLASMA GONDII
Souza, Jéssica da Silva | Date Issued:
2021
Author
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
A infecção pelo Toxoplasma gondii ocorre após ingestão de água ou alimentos contaminados, e embora a maioria dos casos seja assintomática, mulheres grávidas representam um grupo de risco. Na primo-infecção de gestantes, o risco de transmissão congênita é menor no primeiro trimestre, e os danos causados ao embrião são maiores quanto menor o tempo de gestação em que a transmissão acontece. Embora a placenta constitua uma barreira de proteção que previne a transmissão materno-fetal de diversos patógenos, alguns microrganismos, como o T. gondii, conseguem atravessá-la. Uma das estratégias empregadas pela placenta para inibir as infecções é a autofagia, via de reciclagem constitutiva de componentes celulares, como macromoléculas e/ou organelas, que pode ser exacerbada em situações de estresse nutricional e infecções. Recentemente demonstrou-se que a infecção de trofoblastos, in vitro, por Zika induz autofagia, enquanto o bloqueio in vivo da via reduziu esta infecção. A inibição in vivo da autofagia em modelo murino restringiu a infecção pelo Zika na placenta e a subsequente transmissão ao embrião. Entretanto, o papel da autofagia na infecção de trofoblastos com T. gondii ou na transmissão transplacentária do parasito ainda é desconhecido; existem diversos modelos de toxoplasmose congênita murina, sem nenhum consenso acerca da carga parasitária, cepa ou linhagem de camundongo Nesta dissertação, estabelecemos dois modelos de infecção: in vitro, com a linhagem trofoblasto BeWo usando duas cepas de taquizoítos (ME49 e RH), caracterizando o índice de infecção, detecção de vacúolos autofágicos via fluorescência e análise ultraestrutural, bem como integridade de barreiras celulares; e o segundo modelo com camundongos isogênicos e não-isogênicos após infecção com a cepa ME49. Cinco dias após a infecção, os tecidos maternos e fetais foram coletados e processados para análises morfométricas, histopatológicas e diagnóstico molecular via qPCR para detecção do parasito. Nossos resultados com a linhagem BeWo mostram que a infecção pela cepa ME49 perturba a integridade de barreira placentária e leva ao aumento de autofagossomos. Com a cepa RH, a infecção por T. gondii parece induzir autofagia e mitofagia em trofoblastos. Nosso modelo murino de toxoplasmose congênita em linhagem não-isogênica reproduziu aspectos centrais da patologia em humanos, tais quais: macro- e microcefalia, danos à arquitetura placentária, presença de carga parasitária em tecidos maternos e fetais e esplenomegalia. A infecção leva a alterações histológicas da placenta e alta carga parasitária neste tecido, ao passo que as cabeças fetais tendem a ser menos infectadas. Juntos, estes resultados sugerem que a autofagia de trofoblastos pode ser modulada pela infecção por T. gondii e nossas perspectivas incluem a modulação farmacológica da autofagia in vitro e in vivo para melhor investigar o papel da autofagia no desfecho da doença
Abstract
Toxoplasma gondii infection occurs after ingestion of contaminated water or food and although most cases are asymptomatic, pregnant women represent a risk group. In the first infection of pregnant women, the risk of congenital transmission is lower in the first trimester, and the damage caused to the embryo is greater the shorter the gestation period in which the transmission takes place. Although the placenta constitutes a protective barrier that prevents mother-to-child transmission of several pathogens, some microorganisms, such as T. gondii, can cross it. One of the strategies employed by placenta to inhibit such infection is autophagy, a constitutive recycling pathway of cellular components, such as macromolecules and/or organelles, which can be exacerbated in situations of nutritional stress and diseases. It should also be noted that in vitro infection of trophoblasts by Zika induces autophagy, while in vivo blockade of the pathway reduced this infection. In vivo inhibition of autophagy in a murine model restricted Zika infection in the placenta and subsequent transmission to the embryo. However, the role of autophagy in the infection of trophoblasts with T. gondii or in the transplacental transmission of the parasite is still unknown; there are several models of murine congenital toxoplasmosis, without any consensus about the parasite load and strain or mouse model. To understand the role of autophagy in this disease, we established two infection models: in vitro, with the trophoblast lineage BeWo using two tachyzoite strains (ME49 and RH), characterizing the infection rate, detection of autophagic vacuoles via fluorescence and ultrastructural analysis, as well cell barrier integrity assessment; the second model consisted in isogenic and non-isogenic mice infection with the ME49 strain Five days after infection, maternal and fetal tissues were collected, photographed, processed for morphometric and histopathological analysis and molecular diagnosis via qPCR for detection of the parasite. Our results with the BeWo strain show that infection by the ME49 strain disturbs the integrity of the placental barrier and leads to an increase in autophagosomes. With the RH strain, T. gondii infection seems to induce autophagy and mitophagy in trophoblasts. Our murine model of congenital toxoplasmosis in a non-isogenic lineage recapitulated central aspects of the pathology in humans, such as: macro- and microcephaly, damage to the placental architecture, parasite load in maternal and fetal tissues and splenomegaly. Infection leads to histological changes in the placenta and a high parasite load in this tissue, whereas fetal heads tend to be less infected. Together, these results suggest that trophoblast autophagy can be modulated by T. gondii infection, and our perspectives include pharmacological modulation of autophagy in vitro and in vivo to further investigate the role of autophagy in disease outcome
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