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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/66206
AVALIAÇÃO DA FUNÇÃO E DO POTENCIAL IMUNOPROTETOR DA PROTEÍNA SM16 DE SCHISTOSOMA MANSONI SAMBON, 1907 (PLATHYHELMINTES:TREMATODA).
Bernardes, Wilma Patrícia de Oliveira Santos | Date Issued:
2019
Advisor
Co-advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Abstract in Portuguese
A esquistossomose é um grave problema de saúde pública no Brasil e no mundo. Apesar da quimioterapia usada para tratar a esquistossomose ser efetiva, a doença continua afetando milhões de pessoas, especialmente as mais pobres. As constantes reinfecções, saneamento público inadequado e as limitações das estratégias utilizadas para controle da doença contribuem para o avanço da
esquistossomose. Uma vacina poderia exercer um importante papel no controle e/ou na interrupção da transmissão da doença. Nesse sentido, vários antígenos têm sido testados como possíveis candidatos vacinais contra a infecção por Schistosoma. No entanto, uma vacina ainda não está disponível para uso em programas de imunização. A falta de uma vacina deve-se em grande parte à habilidade do parasito de evadir-se do sistema imune do hospedeiro. Dessa forma, nós hipotetizamos que o bloqueio das funções de uma proteína imunomodulatória de Schistosoma mansoni
tornaria o parasito mais susceptível à ação do sistema imune do hospedeiro, levando-o à morte. Portanto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a função e o potencial imunoprotetor da Sm16 em modelo murino. Nesse trabalho, nós utilizamos ferramentas da bioinformática para caracterizarmos a proteína Sm16 quanto à presença de peptídeo sinal, de epítopos de células B e T, de sítios de glicosilação, de domínios transmembrana e similaridade com proteínas humanas. Adicionalmente, nós produzimos a Sm16 na forma recombinante (Sm16r) e obtivemos anticorpos policlonais para avaliar a expressão desta proteína nos estágios de vida do parasito em seu hospedeiro vertebrado e a presença da proteína na interface parasito-hospedeiro. Avaliamos ainda a resposta imune desencadeada pela vacinação com a Sm16r em duas formulações vacinais e a capacidade destas respostas levarem a morte do parasito. Além disso, avaliamos o papel da Sm16 na sobrevivência do parasito durante o curso da infecção, utilizando a tecnologia de RNA de interferência. Nossos resultados demonstraram que a proteína estudada possui peptídeo sinal, um sítio de glicosilação, Epítopos de células B e T, não possui similaridade com proteínas de humanos e caracteriza-se como sendo secretada. Observamos que Sm16 é expressa em cercárias e esquistossômulos de 3 e 7 dias e está localizada na superfície externa do parasito. Apesar da resposta imune humoral e celular desencadeada pela imunização com a Sm16r em associação com os adjuvantes Freund ou Alum, os camundongos imunizados não apresentaram redução na carga parasitária ou no número de ovos retidos no fígado e intestino. A redução da expressão de Sm16 em esquistossômulos resultou na diminuição da área dos parasitos 2 e 4 dias após o silenciamento. Porém, não observamos efeito da diminuição da expressão genica na sobrevivência do parasito ou no número de ovos. O perfil de resposta imune celular também foi avaliado nos animais infectados com esquistossômulos silenciados para o gene Sm16. Nossos resultados demonstraram que houve uma diminuição no percentual de células B produtoras de IL-10 e macrófagos reguladores, 5 e 10 dias após a infecção. Além disso, observamos um maior percentual de células B no 3° dia e de células T ativadas no 3° e 10° dias após a infecção. Apesar da diminuição da expressão de Sm16 ter ativado uma resposta imune adaptativa, esta ativação não se correlaciona com diminuição da carga parasitária. Nossos resultados demonstram que a Sm16 não é essencial para a sobrevivência do parasito no hospedeiro e a forma recombinante da Sm16 utilizada neste trabalho não representa um bom candidato vacinal contra
esquistossomose.
Abstract
Schistosomiasis is an important public health problem in Brazil and worldwide. Despite the effectivity of the drug used for the disease treatment, schistosomiasis still affecting several people, especially the poorest. Constant reinfections, poor sanitation and the limitations of the control strategies contribute to the spread of the disease. A vaccine could play an important role to control morbidity and to interrupt the disease transmission. In this context, several antigens have been tested as vaccine candidates against Schistosoma infection, but a vaccine is not yet available to be used in vaccination programs. The lack of an effective vaccine is largely due to the ability of the parasite to evade the host's immune system. Thus, we hypothetized that the blockade of the functions of a Schistosoma mansoni immunomodulatory protein would make the parasite more susceptible to host's immune system, leading to parasite death. Therefore, the aim of this study was to evaluate the function and immunoprotective potential of the Sm16 in a murine model. In this study we applied bioinformatics tools to characterize the Sm16 for the presence of signal peptide, B and T cell epitopes, glycosylation sites, transmembrane domains and similarity with human proteins. Additionally, we produced Sm16 in the recombinant form (rSm16) and obtained polyclonal antibodies to evaluate the protein expression in parasite's life-stages in the vertebrate host and its location on the host-parasite interface. We also analyzed the immune response elicited by vaccination with rSm16 in two vaccine formulations and its ability to induce parasite death in BALB-c mice. In addition, to explore the biological function of Sm16 in the course of infection, RNAi methodology was employed. Our results showed that Sm16 has a signal peptide, one glycosylation site, B and T cells epitopes, does not have similarity with human proteins and is characterized as being a secreted protein. We observed that Sm16 is expressed in cercaria and schistosomula (3 and 7 days) and is located on parasite external surface. Despite the humoral and cellular immune response triggered by
immunization with rSm16 associated with Freund or Alum adjuvants, immunized mice presented no reduction in the parasite burden or in the number of eggs trapped in the liver and instestine. Knockdown of Sm16 expression in schistosomula resulted in a decrease in parasite area at days 2 and 4 after Sm16 dsRNA treatment. But we have not observed an effect of Sm16 knockdown on parasite survival or in the number of eggs. The cellular immune response triggered in animals infected with schistosomes knocked-down for Sm16 expression was evaluated and our results showed a
decrease in the percentage of IL-10 producing B cells and regulatory macrophages 5 and 10 days after infection. In addition, we observed a higher percentage of B cells on the 3rd day after infection and of CD4+ activated T cells on the 3rd and 10th days post-infection. Thus, although reduced Sm16 expression results in activation of the adaptative response, it does not correlate with a decrease in parasite burden. Our results demonstrate that Sm16 is not essential for parasite survival and the Sm16 recombinant form used herein does not represent a suitable target for schistosomiasis vaccines.
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