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Title: Co-infecção HIV-1/Tripanossomatídeos em macrófagos humanos efeito da infecção pelo HIV-1 e proteína Tat do HIV-1 sobre a replicação parasitária
Advisor: Bou Habib, Dumith Chequer
Saraiva, Elvira Maria
Members of the board: Mendonça, Sérgio Coutinho Furtado de
Kallás, Esper Georges
Bonomo, Adriana Cesar
Morrot, Alexandre
Bongertz, Vera
Authors: Silva, Victor Barreto de Souza Brasil
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Abstract: Protozoários parasitos aparecem como co-patógenos em infecções pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV)-1, resultando em um aumento mútuo na replicação viral e parasitária, e facilitando a progressão clínica de ambas as doenças. Os mecanismos pelos quais o HIV-1 induz um aumento na replicação do protozoário são desconhecidos. Neste trabalho, nós investigamos o papel do HIV-1 e da proteína trans-ativadora (Tat) do HIV-1 no aumento da replicação parasitária em macrófagos humanos primários co-infectados ou não com HIV-1 e Leishmania amazonensis ou com HIV-1 e Blastocrithidia culicis. Em alguns experimentos, macrófagos foram infectados somente com L. amazonensis ou B. culicis e expostos à proteína Tat recombinante do HIV-1. As replicações dos protozoários e do HIV-1 foram analisadas por índice endocítico ou ensaio imunoadsorvente ligado a enzima (ELISA) para p24, respectivamente. A infecção pelo HIV-1 dobrou a replicação da Leishmania em macrófagos, e soro contra o Tat do HIV-1 reduziu significativamente a replicação exacerbada do protozoário, indicando uma importante função desta proteína, a qual é liberada pelas células infectadas com HIV-1, neste processo. Corroborando estes resultados, a exposição de macrófagos infectados somente por Leishmania ao Tat recombinante (100 ng/mL) mimetizou a infecção pelo HIV-1. A multiplicação do protozoário diminuiu quando células infectadas por Leishmania foram tratadas com Tat na presença de anticorpos neutralizantes contra o Fator de Crescimento e Transformação (TGF)-b1, demonstrando a participação desta citocina no aumento da replicação da L. amazonensis em macrófagos. O tratamento com Tat induziu a expressão da enzima Ciclo-oxigenase (COX)-2 e a secreção de Prostaglandina E2 (PGE2), e o bloqueio da produção de PGE2 aboliu o aumento da replicação da Leishmania induzida por Tat Adição exógena de PGE2 estimulou o crescimento da Leishmania em macrófagos, e a neutralização imune de TGF-b1 abrandou este efeito. Analisados em conjunto, nós concluímos que Tat estimula a replicação da Leishmania via indução da síntese de PGE2 e conseqüentemente secreção de TGF-b1. Para avaliar se a infecção pelo HIV-1 desativa a atividade microbicida do macrófago, células infectadas com HIV-1 foram co-infectadas com um protozoário não patogênico (Blastocrithidia culicis), e nós observamos que a infecção pelo HIV-1 favoreceu a sobrevivência deste tripanossomatídeo. Por microscopia eletrônica, nós verificamos que tanto o HIV-1 quanto a B. culicis co-habitavam um mesmo macrófago, e que formas em divisão do protozoário podiam ser observadas no interior de macrófagos. De forma similar aos encontrados nos experimentos com Leishmania, o Tat ou o TGF-b1 dobraram o crescimento do protozoário em macrófagos infectados somente por Blastocrithidia. Em conclusão, nós identificamos, pela primeira vez, uma molécula do HIV-1 que promove a multiplicação de um protozoário patogênico (Leishmania), e permite a sobrevivência/crescimento em macrófagos humanos primários de um protozoário habitualmente não patogênico. Uma vez que a neutralização imune do Tat tem sido estudada como uma estratégia de vacinação contra o HIV-1, nossos resultados sugerem que a neutralização desta proteína também pode ser salutar no combate ao protozoário em casos de co-infecção
Abstract: Protozoan parasites appear as human immunodeficiency virus (HIV)-1 co-pathogens, resulting in a mutuall enhancement of viral and parasite replication, and facilitating the clinical progression of both diseases. The mechanisms by which HIV-1 induces up-modulation of protozoan replication are unknown. In this work, we investigated the role of HIV-1 and HIV-1 transcriptional transactivator (Tat) protein in the enhancement of parasite replication in primary human macrophages co-infected or not with HIV-1. Human macrophages were co-infected with HIV-1 and either with Leishmania amazonensis or Blastocrithidia culicis. In selected assays, macrophages were infected only with L. amazonensis or B. culicis and exposed to recombinant HIV-1 Tat protein. Protozoan and HIV-1 replication were analyzed by endocytic index or p24 Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA), respectively. HIV-1 infection doubled the Leishmania replication in macrophages, and Tat antiserum significantly reduced the exacerbated parasite replication, pointing to a direct role of Tat protein released from HIV-1-infected cells in this process. Corroborating this finding, exposure of Leishmania-infected macrophages to recombinant Tat (100 ng/mL) mimicked HIV-1 infection. Protozoan replication diminished when Leishmania-infected cells were treated with Tat in the presence of neutralizing anti-Transforming Growth Factor (TGF)-b1 antibodies, showing a participation of this cytokine in the augmentation of L. amazonensis multiplication in macrophages. Interestingly, Tat induced the expression of the enzyme Cyclooxygenase (COX-2) and Prostaglandin E2 (PGE2) secretion, and blockage of PGE2 production abrogated the increased Leishmania replication induced by Tat. Exogenous addition of PGE2 elicited Leishmania replication in macrophages, and immunoneutralization of TGF-b1 blunted this effect. Taken together, we deciphered that Tat stimulates Leishmania replication via induction of PGE2 synthesis and consequently TGF-b1 secretion. To evaluate whether HIV-1 infection deactivates the microbicidal activity of macrophages, HIV- 1-infected cells were co-infected with a non-pathogenic protozoan (Blastocrithidia culicis), and we found that HIV-1 infection favors the survival of this trypanosomatid. By electron microscopy, we verify that both HIV-1 and B. culicis co-habited the same macrophage, and that dividing forms of the protozoan can be observed inside the macrophage. Similarly, Tat or TGF-b1 doubled the protozoan growth in Blastocrithidia-infected macrophages. In conclusion, we identified, for the first time, an HIV-1 molecule that promotes multiplication of a pathogenic protozoan (Leishmania) and permit survival of an otherwise non-pathogenic protozoan in primary human macrophages. Because immunoneutralization of HIV-1 Tat has been studied as a vaccination strategy against HIV-1, our results suggest that neutralization of this protein could be salutary in the combat against the protozoan in the cases of co-infection
DeCS: Fator de Crescimento Transformador beta
Síndrome de Imunodeficiência Adquirida
Trypanosomatina
Leishmania
HIV
Produtos do Gene tat do Vírus da Imunodeficiência Humana
Issue Date: 2009
Citation: SILVA, Victor Barreto de Souza Brasil. Co-infecção HIV-1/Tripanossomatídeos em macrófagos humanos: efeito da infecção pelo HIV-1 e da proteína Tat do HIV-1 sobre a replicação parasitária. 2009. 137f. Tese (Doutorado em Biologia Celular e Molecular) – Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2009
Date of defense: 2009
Place of defense: Rio de Janeiro/ RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCM - Teses de Doutorado

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