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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/64902
ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO ANTÍGENO DUFFY RECEPTOR DE QUIMIOCÍNAS (DARC) NA SUSCETIBILIDADE À INFECÇÃO POR PLASMODIUM VIVAX.
Reticulócitos/imunologia
antígeno Duffy/imunologia
Receptores de Quimiocinas/ultraestrutura
Naziazeno, Isabela Marques | Date Issued:
2023
Author
Advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Abstract in Portuguese
A infecção por Plasmodium vivax é uma das principais causas de malária fora da África, responsável por morbidade significativa estimada em 247 milhões de casos, pela OMS em 2021. Na infecção por P. vivax, os merozoítos reconhecem receptores de superfície nos reticulócitos, por meio da ligação da proteína de superfície do parasito, a PvDBP, ao receptor de antígeno Duffy para quimiocinas (DARC). Essa interação permite a invasão do parasito nos reticulócitos e o estabelecimento da infecção, o que faz desse receptor constante alvo de estudos. Apesar de ser a principal via de invasão, há relatos crescentes de infecção por P. vivax em indivíduos DARC negativos, ou seja, em indivíduos que não expressam o receptor DARC em seus eritrócitos. O locus Duffy (FY) está localizado no cromossomo 1 e é caracterizado por três alelos principais: dois alelos funcionais, FY*A e FY*B, e um alelo não funcional, FY*BES. Estudos demonstraram existirem diferenças entre os alelos funcionais FY*A e FY*B em relação à afinidade pela proteína de superfície do parasito, a PvDBP, caracterizada por uma ligação mais fraca para o alelo funcional FY*A quando comparado ao alelo FY*B. Assim, tanto o tipo quanto o nível de expressão do receptor DARC nos eritrócitos parecem influenciar a suscetibilidade à infecção por P. vivax. Já o alelo FY*BES é responsável pela ausência de expressão de DARC e, consequentemente, menor suscetibilidade à infecção por P. vivax. Para esclarecer a base genética da interação parasito-hospedeiro na malária, este estudo teve como objetivo principal avaliar como as variantes DARC modulam a suscetibilidade à malária em uma população exposta à infecção por P. vivax na Amazônia brasileira. Aqui, foram genotipados o locus onde se encontra o gene FY, por Real-Time PCR (qPCR), direcionado às principais regiões polimórficas desse gene, a região do promotor e a região do exon-2, utilizando ensaios comerciais baseados em sondas de hidrólise. A suscetibilidade à infecção foi avaliada por meio da análise da prevalência de malária clínica causada por P. vivax em dois anos (2018 a 2021) de acompanhamento da população do estudo. Iniciamos os estudos com uma coorte inicial de 2.300 indivíduos, do município de Mâncio Lima, na região do Vale do Juruá, Acre. Desse total foram genotipados com sucesso 1928 indivíduos, 84% dos indivíduos da coorte inicial. A população estudada apresenta frequências semelhantes para genótipos com apenas um alelo funcional, (16,18% para FY*A/ FY*BES, 15,92% para FY*B/ FY*BES) ou dois alelos funcionais (15,09% para FY*A/FY*A, 16,03% para FY*B/FY*B). A porcentagem de indivíduos DARC negativos é de 6%, um pouco maior quando comparado com os dados de populações de outras regiões do norte do Brasil (3-5%). A maioria dos indivíduos eram assintomáticos para malária no período do estudo, sendo a infecção por Plasmodium spp.
detectada na maioria dos casos apenas por métodos diagnósticos moleculares, como a qPCR. Entre 3,5 a 4,3% dos indivíduos estavam infectados por P. vivax para cada grupo genotípico, com exceção dos DARC negativos. Neste, apenas um indivíduo DARC negativo foi observado com infecção por P. vivax, apresentando mais de um episódio ao longo dos quatro anos do estudo. Até o momento, nossos resultados sugerem que indivíduos DARC negativos, caracterizados pelo genótipo onde os alelos expressos são incapazes de serem traduzidos no receptor final, podem estar de fato protegidos da malária clínica por P. vivax. No entanto, para as outras variantes DARC não observamos nenhuma associação entre os polimorfismo DARC e a suscetibilidade à infecção por P. vivax. O presente estudo foi o maior estudo de caracterização genética do receptor DARC de uma população da Amazônia Brasileira. Os dados gerados vão permitir uma melhor compreensão da dinâmica de transmissão da malária na população de estudo. Além disso, o método aqui padronizado de qPCR permitirá a genotipagem de um número significativo de amostras provenientes de outras populações com tempo e quantidade de reagentes otimizados.
Abstract
Plasmodium vivax infection is one of the main causes of malaria outside Africa, responsible for significant morbidity estimated at 247 million cases, according to data from WHO 2021. In P. vivax infection, merozoites recognize surface receptors on reticulocytes through the binding of the parasite's surface protein PvDBP to the Duffy antigen receptor for chemokines (DARC). This interaction allows the invasion of reticulocytes and the establishment of infection, which makes this receptor a constant target of studies. Despite being the main route of invasion, there are increasing reports of P. vivax infection in DARC-negative individuals, that is, in individuals who do not express the DARC receptor in their erythrocytes. The Duffy locus (FY) is located on chromosome 1 and is characterized by three main alleles: two functional alleles, FY*A and FY*B, and one non-functional allele, FY*BES. Studies have shown that there are differences between the functional FY*A and FY*B alleles, which shows differences in the affinity for the parasite's surface protein, PvDBP, making this bond weaker for the functional FY*A allele and stronger for the FY*B allele.Thus, both the type and level of expression of the DARC receptor on erythrocytes appears to influence susceptibility to P. vivax infection. The FY*BES allele is responsible for the lack of DARC expression and, consequently, lower susceptibility to P. vivax infection. To clarify the genetic basis of parasite-host interactions in malaria, this study aimed to evaluate how DARC variants modulate susceptibility to malaria in a population exposed to P. vivax infection in the Brazilian Amazon. Here, the FY locus was genotyped by Real-Time PCR (qPCR) in the main polymorphic regions of the gene promoter and exon-2 using commercial assays based on hydrolysis probes. Susceptibility to infection was assessed by analyzing the prevalence of clinical malaria caused by P. vivax in two years (2018 to 2021) of follow-up of the study population.Initially, the cohort study enrolled 2300 individuals from the municipality of Mâncio Lima in the Vale do Juruá region, Acre. Of this total, 1928 individuals were successfully genotyped, 84% of the individuals in the initial cohort. The studied population shows similar frequencies for genotypes with only one functional allele (16.18% for FY*A/ FY*BES, 15.92% for FY*B/ FY*BES) or two functional alleles (15.09% for FY*A/FY*A, 16.03% for FY*B/FY*B). The percentage of DARC negative individuals is 6%, slightly higher in this municipality when compared to data from other regions of northern Brazil where the frequency of DARC negative individuals observed was between 3-5%. Most individuals were asymptomatic for malaria during the study period, and the infection with Plasmodium spp. was detected in most cases only by molecular diagnostic methods, such as qPCR. Between 3,5 and 4,3% of individuals were infected with P. vivax for each genotypic group except for DARC
negative individuals. In this case, only 1 DARC negative individual was observed with P. vivax infection, presenting more than one episode over the four years of the study. To date, our results suggest that DARC negative individuals, characterized by the genotype where the expressed alleles are unable to be translated in the final receptor, may in fact be protected from clinical P. vivax malaria. However, for the other DARC variants we did not observe any association between DARC polymorphisms and susceptibility to P. vivax infection. The present study was the largest study of genetic characterization of the DARC receptor in a population of the Brazilian Amazon. The data will allow a better understanding of the dynamics of malaria transmission in the study population. In addition, the standardized qPCR method will allow the genotyping of a significant number of samples from other populations with optimized time and quantity of reagents.
DeCS
Plasmodium vivax/químicaReticulócitos/imunologia
antígeno Duffy/imunologia
Receptores de Quimiocinas/ultraestrutura
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