Pesquisadores identificam novas estratégias de invasão do Trypanosoma cruzi

Descobertas abrem caminho para o desenvolvimento de substâncias capazes de interferir no ciclo de vida do parasita ainda na fase inicial da infecção

 © BONFIM-MELO ET AL., 2015.

Imagem obtida por microscopia confocal mostra recrutamento de moléculas de células hospedeira pelo Trypanosoma cruzi (pontos brancos). A cortactina da célula HeLa (vermelho) e a proteína quinase D1-GFP (verde) são recrutadas, formando, juntamente com a actina (azul), uma espécie de taça (rosa) que envolve o parasita, trazendo-o para dentro da célula.

Inoculado no organismo pela picada do barbeiro, um inseto de hábitos noturnos que se alimenta de sangue, o protozoário Trypanosoma cruzi influencia o funcionamento das células humanas antes mesmo de as invadir. Ao chegar aos tecidos pelos quais tem afinidade, o parasita libera no meio extracelular uma molécula, a enzima mevalonato quinase (MVK), que facilita a sua entrada nas células. A MVK é mais conhecida por participar da síntese de colesterol em diversos organismos. Mas, secretada pelo T. cruzi, ela ganha uma nova função. Em contato com as células hospedeiras, ela ativa uma cascata de reações químicas que ajudam o parasita a invadir a célula e dar início à infecção que caracteriza a doença de Chagas, enfermidade que afeta aproximadamente 7 milhões de pessoas no mundo, sobretudo na América Latina.

Uma equipe de pesquisadores da Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) identificou recentemente essa ação extracelular do protozoário e a descreveu em um artigo publicado na revista Scientific Reports. Segundo os pesquisadores, os achados abrem caminho para o desenvolvimento de estratégias capazes de interferir no ciclo de vida do T. cruzi em uma fase bem inicial da infecção. “Até onde se sabe, o T. cruzi é o único organismo em que a MVK exerce uma segunda, e inesperada, função além de sintetizar colesterol”, diz a bióloga Diana Bahia, pesquisadora do Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia da Unifesp e coordenadora da pesquisa. O estudo também envolveu a participação de colaboradores das universidades federais de Uberlândia (UFU) e de Minas Gerais (UFMG), do Laboratório Nacional de Biociências em Campinas (LNBio), no interior de São Paulo, e da Universidade de São Paulo (USP) de São Carlos.

Em experimentos feitos em laboratório, os pesquisadores introduziram no meio extracelular uma proteína produzida artificialmente para simular a ação da MVK. O objetivo era verificar se com mais MVK o protozoário invadiria mais facilmente as células. Eles observaram que a presença do protozoário era significativamente maior quando a enzima era secretada para o meio externo. “Concluímos que a MVK estimula outras vias de sinalização da célula hospedeira que vão culminar na facilitação da entrada do parasita na célula”, acrescenta a pesquisadora.

Em outro estudo, publicado na revista Cellular Microbiology, o grupo de Diana descreveu uma dessas vias usada pelo parasita para se estabelecer nas células dos mamíferos. Eles verificaram que proteínas quinase (PKs) adicionam fosfato em outra proteína, a cortactina. Esta, por sua vez, forma um complexo com uma proteína quinase D, a PKD. Juntas, a PKD e a cortactina auxiliam na polimerização de outra proteína, a actina, amplamente distribuída pelo interior da célula. A actina ancora-se a outras proteínas aprisionadas na membrana celular de modo a formar uma rede difusa de filamentos, o chamado citoesqueleto, responsável por manter a forma das células e suas junções e auxiliar seus movimentos. Sob a ação da PKD e da cortactina, a actina forma uma espécie de taça que envolve o parasita, trazendo-o para dentro da célula.

“Essa é a primeira vez que se descreve a participação da PKD e da cortactina como essenciais na invasão do T. cruzi na célula”, diz Diana. “Verificamos que, se eliminarmos a cortactina, a taxa de invasão diminui significativamente.” De acordo com a bióloga, essa via de sinalização ocorre paralelamente a outras já descritas — e possivelmente a muitas outras ainda desconhecidas. “Agora sabemos que, ao retirar uma dessas moléculas, podemos interferir no estabelecimento do parasita na célula. Ao intervir em uma via, é possível afetar as demais, pois elas são cruzadas”, explica. A ideia, segundo ela, é investir no estudo de moléculas que possam desativar ou inibir as moléculas envolvidas no processo de invasão pelo T. cruzi.

Projetos
1. Biologia molecular e celular do parasitismo por Trypanosoma cruzi (nº 2011/51475-3); Modalidade Auxílio à Pesquisa — Temático; Pesquisador responsável José Franco da Silveira Filho (Unifesp); Investimento R$ 3.226.116,91 (FAPESP).
2. Identificação e caracterização molecular de proteínas quinases de Trypanosoma cruzi para o estudo da comunicação celular, modelagem molecular e desenho de drogas inibidoras: estudo dos parceiros das vias de sinalização focado na invasão de EA (nº 2007/50551-2); Modalidade Auxílio à Pesquisa — Apoio a Jovens Pesquisadores; Pesquisadora responsável Diana Bahia (Unifesp); Investimento R$ 532.546,98 (FAPESP).

Artigos científicos
FERREIRA, E. R. et al. Unique behavior of Trypanosoma cruzi mevalonate kinase: A conserved glycosomal enzyme involved in host cell invasion and signaling. ScientificReports. 2016.
BONFIM-MELO, A. et al. Trypanosoma cruzi extracellular amastigotes trigger the protein kinase D1-cortactin-actin pathway during cell invasion. CellularMicrobiology. 2015.

 

Fonte: Revista Fapesp on line

Por Rodrigo de Oliveira Andrade

Uma forma de conter parasitas

Mecanismo recém-descoberto destrói agentes causadores da doença de Chagas

 

Quando o sistema de defesa humano é avisado de uma infecção por parasitas, como os causadores da doença de Chagas, da leishmaniose e da toxoplasmose, uma operação altamente eficiente impede que os microrganismos se disseminem dentro das células e se espalhem pelo organismo. O mecanismo de ataque a esses parasitas intracelulares acaba de ser desvendado, de acordo com artigo publicado em janeiro no site da revista Nature Medicine. “Esse conhecimento pode nos ajudar a pensar em vacinas mais eficientes na indução dos linfócitos do tipo TCD8, um problema em imunologia”, diz o imunologista Ricardo Gazzinelli, do Centro de Pesquisas René Rachou, braço da Fundação Oswaldo Cruz em Minas Gerais, e coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Vacinas (INCTV).

É sabido que os linfócitos citotóxicos detectam e combatem os patógenos que residem nas células, enquanto os anticorpos vigiam o ambiente fora delas. Mas até agora não se sabia bem como os linfócitos TCD8 atuavam no combate a protozoários e bactérias. “É importante contra vírus”, explica Gazzinelli, “porque destrói a célula infectada da qual eles dependem para se proliferar”. Ocorre que as bactérias e os parasitas são organismos autônomos e, se liberados no meio extracelular, uma vez morta a célula hospedeira, estão aptos a infectar outras células. Especialista nas relações entre o sistema imunológico humano e os parasitas causadores de doenças (ver Pesquisa FAPESP nº^s 160, 164 e 221), o pesquisador mineiro passou o ano acadêmico de 2013/2014 nos Estados Unidos, graças a uma bolsa de professor visitante na cátedra Capes/Centro David Rockefeller para Estudos Latino-americanos da Universidade Harvard, para a qual foi selecionado. Logo no início, depois de apresentar seu trabalho numa palestra, foi procurado pela física e médica Judy Lieberman, cujo laboratório investiga os mecanismos moleculares pelos quais os linfócitos citotóxicos destroem células infectadas com vírus e bactérias. “Será que funciona da mesma maneira para protozoários?”, ela perguntou.

Começou aí a parceria dinâmica que também envolveu o médico Farokh Dotiwala, do laboratório de Judy, e o biólogo Rafael Polidoro, à época estudante de doutorado que acompanhou Gazzinelli a Harvard. O primeiro resultado foi a descrição do mecanismo destruidor de parasitas intracelulares: a microptose. O termo é inspirado na apoptose, a morte celular, por serem aparentemente muito semelhantes: formam-se bolhas na membrana celular, as mitocôndrias ficam dilatadas, o DNA é danificado e a cromatina, que contém o material genético, aparece condensada. O que diferencia as duas mortes são os atores. No caso da apoptose, os linfócitos reconhecem as células infectadas por meio de marcadores apresentados pelo sistema de defesa e liberam minúsculas bolsas, ou grânulos, contendo uma proteína que faz furos na membrana, a perforina, e uma enzima chamada graenzima. Esta entra na célula e degrada proteínas relevantes para a homeostase, levando à morte celular.

Gazzinelli, Judy e colaboradores mostraram que os linfócitos TCD8 humanos (mas não os de roedores) liberam também uma substância antimicrobiana chamada granulisina, que entra na célula infectada e é atraída por membranas com baixo teor de colesterol: a dos parasitas. A granulisina perfura a membrana dos parasitas e bactérias invasores e permite a entrada da graenzima, que gera compostos muito reativos à base de oxigênio (os radicais livres) e desativa os mecanismos de defesa do microrganismo contra o estresse oxidativo. São esses processos oxidativos que, na maioria das vezes, eliminam o parasita. Quando se examina esse ataque ao microscópio, a aparência é muito semelhante à da apoptose. Mas distinções químicas inerentes ao organismo – a apoptose depende de enzimas chamadas caspases, que não existem nos protozoários – e os atores distintos (granulisina e microrganismos) justificaram a criação do novo termo, microptose.

Eficiência
“Uma coisa surpreendente é que a morte dos parasitas é mais rápida que a da célula hospedeira, embora seja desencadeada depois”, comenta Gazzinelli. Isso impede que os protozoários escapem e invadam outras células, uma situação que precisaria ser combatida pelo sistema imunológico por meio de macrófagos patrulhando o meio entre as células e devorando os invasores. Era o que, até agora, se imaginava que acontecia. “Isso explica por que os TCD8 são tão eficientes no combate às infecções por protozoários intracelulares”, conclui o pesquisador. Pode ser por isso que muitos casos de doença de Chagas, por exemplo, são assintomáticos.

Também é importante a descoberta de que a granulisina não existe em todas as espécies. “A utilidade de fazer estudos de certas doenças usando camundongos tem que ser revista”, alerta Gazzinelli, embora não os descarte como cobaias. Seu grupo reiterou a descoberta produzindo roedores transgênicos capazes de expressar a proteína, e eles se mostraram muito mais resistentes a infecções por protozoários.

Frutífera, a parceria entre os grupos de Minas Gerais e de Harvard deve continuar nos próximos anos. “Pretendemos dissecar o papel dos linfócitos TCD8 no combate a essas infecções”, explica Gazzinelli. “Por que nem sempre funciona? Por que existem pacientes que desenvolvem a doença de Chagas?” Nesse contexto, Rafael Polidoro defendeu sua tese em 2014 e no ano seguinte se mudou para o laboratório de Judy Lieberman, para um estágio de pós-doutorado.

No contexto das vacinas, o pesquisador mineiro também pretende rever os testes de uma vacina terapêutica contra a doença de Chagas proposta em 2015 a partir de um estudo publicado na PLoS Pathogens, liderado pelos imunologistas Joseli Lannes-Vieira, da Fundação Oswaldo Cruz, e Maurício Rodrigues, professor da Universidade Federal de São Paulo falecido no ano passado que compartilhava a coordenação do INCTV. “Queremos usar a vacina nos camundongos transgênicos expressando granulisina para ver se é mais eficiente”, conta Gazzinelli.

Artigos científicos
DOTI WALA, F. et al.Killer lymphocytes use granulysin, perforin and granzymes to kill intracellular parasites. Nature Medicine. on-line. 11 jan. 2016.
PEREIRA, I. R. et al.A human type 5 adenovirus-based Trypanosoma cruzi therapeutic vaccine re-programs immune response and reverses chronic cardiomyopathy. PLoS Pathogens. v. 11, n. 1, e1004594. 24 jan. 2015.

 

Fonte: Revista Fapesp on line

Por: Maria Guimarães |  março 2016