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Title: Avaliação da capacidade protetora de antígenos recombinantes contra a Leishmaniose Tegumentar
Advisor: Oliveira, Camila Indiani de
Members of the board: Báfica, André Luiz Barbosa
Formiga, Fábio Rocha
Passos, Sara Timoteo
Fraga, Deborah Bittencourt Mothé
Oliveira, Camila Indiani de
Authors: Santos, Diego Moura
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa Gonçalo Moniz. Salvador, BA, Brasil
Abstract: A leishmaniose é uma doença de escala global, que afeta 12 milhões de pessoas e pode causar um espectro de doenças que vai desde a forma cutânea localizada, que tende para a cura espontânea, até a forma visceral que é fatal. Apesar da gravidade da doença, até o momento não existe uma vacina efetiva para prevenir a leishmaniose. Dentre os antígenos promissores para o desenvolvimento de uma vacina, destacam-se as proteínas ribossomais (S4, S6, L3 e L5) e a KMP-11, uma proteína de superfície presente nos membros da família tripanosomatidae. Nosso estudo consistiu em avaliar os efeitos da imunização com estes antígenos frente ao desafio com L. major e com L. braziliensis, empregando modelos experimentais de infecção. Primeiramente, avaliamos a capacidade protetora dos antígenos ribossomais frente à infecção por L. major. Dos quatro antígenos avaliados, apenas L3 ou L5 foram capazes de prevenir o desenvolvimento da lesão e de diminuir a carga parasitária. A vacinação de camundongos com estes antígenos, na presença de CpG, induziu um perfil de resposta Th1, com elevada produção de IFN-γ, baixa produção de IL-10 e presença de anticorpos IgG2a. Em seguida, avaliamos a capacidade protetora dos antígenos L3 e L5 contra o desafio por L. braziliensis, na presença da saliva do vetor. A imunização com os antígenos L3 e/ou L5 também induziu uma elevada produção de IFN-γ, resultando em significativa redução na espessura da lesão e menor carga parasitária. Com relação ao antígeno KMP-11, investigamos a sua capacidade protetora utilizando duas estratégias vacinais: a estratégia homóloga que consistiu na imunização de camundongos com um plasmídeo de DNA que codifica KMP11 (DNA KMP-11) e a estratégia heteróloga que consistiu na imunização com nanopartículas de PLGA contendo DNA KMP-11, seguido de um reforço com nanopartículas contendo a proteína KMP-11 sob forma recombinante, na presença de CpG. As nanopartículas protegem o antígeno da degradação enzimática e promovem a liberação controlada deste, além de atuar como um adjuvante. Ambas as estratégias não impediram o desenvolvimento da lesão, após o desafio com L. braziliensis e na presença de saliva do vetor. Entretanto, os animais imunizados com a estratégia heteróloga apresentaram uma maior redução da carga parasitária comparado com o grupo imunizado pela estratégia homóloga. Este efeito foi associado com uma maior produção de IFN-γ e de TNF-α no sítio da infecção. Por fim, avaliamos a indução da resposta imune inata em macrófagos estimulados com KMP-11 encapsulados em nanopartículas. Observamos que a estimulação de macrófagos murinos com KMP-11, encapsulada em nanopartículas de PLGA, reduziu a carga parasitária intracelular e aumentou a produção de oxido nítrico, superóxido, TNF-α, IFN-γ, IL-6, IL-1β, IL-18, CCL2/MCP-1, CXCL-1/KC sugerindo a indução de uma potente resposta imune inata. Assim, concluímos que os antígenos L3 e/ou L5 mostraram ser promissores para o desenvolvimento de uma vacina que proteja contra as principais espécies de Leishmania e que o encapsulamento de antígenos em nanopartículas é capaz de induzir uma forte resposta imune. Essa estratégia deve ser considerada quanto ao desenvolvimento de vacinas para a leishmaniose.
Abstract: Leishmaniasis is a global disease affecting 12 million people and can cause diseases that range from self-healing localized cutaneous leishmaniasis to fatal visceral leishmaniasis. Despite the severity of the disease, there is no effective vaccine to prevent leishmaniasis. Among the promising antigens for the development of a vaccine, stand out the ribosomal proteins (S4, S6, L3, and L5) and KMP-11, a surface protein, widely found in the members of family Trypanosomatidae. Our study evaluated the effects of immunization with these antigens upon challenge with L. major and L. braziliensis, employing the experimental models of infection. First, we evaluated the protective ability of ribosomal antigens to infection by L. major. Among the four antigens examined only L3 or L5 were able to prevent lesion development and decrease the parasite load. Mice vaccinated with these antigens, plus CpG, developed a Th1-type response with high production of IFN-γ, low production of IL-10 and presence of IgG2a antibodies. Next, we evaluated the protective capacity of L3 and L5 antigens against challenge by L. braziliensis, in the presence of sand fly saliva. Vaccination with L3 or L5 also induced a high production of IFN-γ, resulting in significant inhibition of lesion development and lower parasite load. Regarding KMP-11, we investigated its protective capacity using two immunization strategies: the homologous strategy, which consisted in immunizing mice with a plasmid DNA encoding KMP-11(DNA KMP-11) while the heterologous immunization strategy consisted of inoculation of PLGA nanoparticles (NPs) containing DNA KMP-11 followed by a booster inoculation with nanoparticles containing recombinant KMP-11, in the presence of CpG. Nanoparticles protect the antigen from enzymatic degradation and promote controlled release, in addition to acting as an adjuvant. Lesion development was not inhibited following either immunization strategy, after challenge with L. braziliensis in the presence of sand fly saliva. However, animals immunized with the heterologous strategy showed a greater reduction in parasite load compared with the group immunized by the homologous strategy. This effect was associated with increased production of IFN-γ e TNF-α at the infection site. Finally, we evaluated the induction of the innate response in macrophages stimulated with KMP-11 encapsulated in NPs. We observed that stimulation of murine macrophages with KMP-11 encapsulated in NPs reduced the parasitic load and increased production of nitric oxide, superoxide, TNF-α, IFN-γ, IL-6, IL-1β, IL-18, CCL2/MCP-1, CXCL-1/KC suggesting the induction of a potent innate immune response. We conclude that the L3 and/or L5 are promising antigens for the development of a vaccine that protects against the main species of Leishmania and that encapsulation of antigens into nanoparticles induces strong immune response. This strategy should be considered for the development of vaccines against leishmaniasis.
Keywords: Cutaneous leishmaniasis
Leishmania major
Leishmania braziliensis
Ribosomal proteins
KMP-11
Macrophages
Nanoparticles
keywords: Leishmaniose cutânea
Leishmania major
Leishmania braziliensis
Proteínas ribossomais;
KMP-11
Macrófagos
Nanopartículas
Issue Date: 2014
Publisher: Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz
Citation: SANTOS, D. M. et al. Avaliação da capacidade protetora de antígenos recombinantes contra a Leishmaniose Tegumentar. 2014. 90 f. il. Tese (Doutorado em Patologia Humana) - Universidade Federal da Bahia. Fundação Oswaldo Cruz, Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz, Salvador, 2014.
Date of defense: 2014
Place of defense: Salvador/BA
Department: Departamento de Vice Diretoria e Ensino
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz
Program: Programa de Pós-Graduação em Patologia Humana
Copyright: open access
Appears in Collections:BA - IGM - Teses de Doutorado

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