Deciphering parasite persistence in adipose tissue
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| Data de Publicação: | 2017 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/31880 |
Resumo: | Tese de mestrado em Bioquímica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017 |
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Deciphering parasite persistence in adipose tissueTrypanosoma bruceiTecido adiposoMetabolismo energéticoResposta imunitáriaTeses de mestrado - 2017Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências QuímicasTese de mestrado em Bioquímica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017A Tripanossomíase Humana Africana (THA), vulgarmente denominada doença do sono, é uma doença tropical negligenciada causada por Trypanosoma brucei, um parasita unicelular e extracelular. Esta doença é endémica da África subsariana, onde aproximadamente 70 milhões de pessoas estão em risco de a contrair. Na ausência de tratamento, a doença do sono é quase sempre letal sendo as terapias atualmente disponíveis difíceis de administrar, de elevada toxicidade e eficácia limitada. Ao longo do seu ciclo de vida, T. brucei alterna entre o seu vetor, a mosca tsé-tsé, e o hospedeiro, um mamífero. Neste último, durante a picada da mosca, os parasitas são libertados na corrente sanguínea, proliferando e invadindo os espaços intersticiais de diversos órgãos. Numa fase tardia da doença, os parasitas invadem o cérebro, dando origem a disrupções do padrão do sono, que dão o nome à doença. Recentemente, o tecido adiposo foi descrito como sendo um reservatório principal de parasitas no hospedeiro. A descoberta de um novo reservatório no hospedeiro conduz a novas perspetivas no que respeita a mecanismos de transmissão, virulência e persistência no hospedeiro. Deste modo, o estudo dos parasitas no tecido adiposo torna-se imperativo para compreender a dinâmica de infeção. De forma a responder a esta necessidade, o objetivo do presente estudo foi analisar fatores do parasita e do hospedeiro que possam contribuir para este tropismo. No que respeita ao parasita, analisou-se uma potencial adaptação do seu metabolismo energético. Comparativamente aos parasitas do sangue, os parasitas que residem no tecido adiposo são transcriptomicamente diferentes, revelando um aumento na expressão de enzimas da β-oxidação e ciclo dos ácidos dos tricarboxílicos (TCA). Além disso, os parasitas do tecido adiposo conseguem metabolizar ácidos gordos através da β-oxidação. Deste modo, partimos da hipótese de que T. brucei se acumula no tecido adiposo porque, através da β-oxidação, poderá utilizar os ácidos gordos secretados pelos adipócitos como uma fonte de carbono. Hipoteticamente, o acetil-CoA formado na β-oxidação alimentaria o TCA, formando NADH e FADH2 que, por sua vez, levaria à formação de ATP por fosforilação oxidativa. Num cenário alternativo, o acetil-CoA seria convertido em acetato, levando à produção de ATP. De modo a testar se os parasitas se acumulam no tecido adiposo porque catabolizam ácidos gordos, infetaram-se ratinhos com parasitas deficientes em enzimas das três vias metabólicas referidas: β-oxidação, produção de acetato e fosforilação oxidativa. A acumulação de T. brucei no tecido adiposo gonadal foi determinada por PCR quantitativo de DNA genómico. Em infeções com parasitas mutantes, em que teoricamente se bloqueou a β-oxidação e a produção de acetato, observou-se que a ausência destes genes não leva a uma menor acumulação no tecido adiposo, pelo que não desempenham um papel neste tropismo. A fosforilação oxidativa foi bloqueada pela depleção de genes que codificam para proteínas da cadeia respiratória. A ausência de um destes componentes levou a um decréscimo na acumulação de parasitas específico do tecido adiposo. Estes resultados revelam um potencial envolvimento da fosforilação oxidativa na adaptação e acumulação dos parasitas no tecido adiposo. No que respeita ao hospedeiro, analisou-se a resposta imune local. Para tal, partimos da hipótese que o T. brucei se acumula no tecido adiposo porque a resposta imune poderá ser permissiva/atenuada. Para testar esta hipótese, começámos por uma abordagem mais abrangente caracterizando, por citometria de fluxo, a dinâmica de populações de células imunes relevantes para a resposta imunitária contra o parasita durante o processo de infeção de um ratinho. As células mielóides, especialmente macrófagos, possuem um papel chave no controlo do crescimento do parasita, durante a infeção, fagocitando parasitas opsonizados e produzindo citocinas pró-inflamatórias. Neste estudo, observou-se que monócitos/macrófagos e neutrófilos são recrutados rapidamente para o tecido adiposo, durante a infeção. As células T efetoras são essenciais para controlar a infeção por T. brucei, principalmente através da produção de citocinas. Neste estudo, observou-se que as células T efetoras se acumulam no tecido adiposo, sugerindo que não existe nenhuma restrição no recrutamento das mesmas, assim como na produção de algumas citocinas. O papel do interferão-γ durante uma infeção por T. brucei tem sido alvo de controvérsia, uma vez que foi descrito como essencial para o combate à infeção e também como estímulo de crescimento para o parasita. Neste estudo observou-se primeiramente que o interferão-γ não aparenta ter um efeito direto no crescimento do parasita, in vitro. Posteriormente, in vivo, confirmou-se não só que o interferão-γ não favorece a proliferação do parasita como também contribui para a sua eliminação, uma vez que, em ratinhos deficientes para a produção desta citocina, a eliminação do parasita é reduzida. Os resultados sugerem que, apesar de ter sido descrito como estímulo de crescimento, o interferão-γ não contribui para a acumulação e persistência de T. brucei no tecido adiposo. As células T reguladoras são essenciais para diminuir a resposta inflamatória que, se prolongada, conduz a consequências nefastas para o hospedeiro. Além disso, estas células constituem uma importante população de células residentes no tecido adiposo que mantêm o ambiente anti-inflamatório. Neste estudo mostrou-se que as células T reguladoras se acumulam no tecido adiposo, durante a infeção, sugerindo que poderão atenuar a ação das células T efetoras. A homeostasia da população de células T reguladoras residentes no tecido adiposo depende de células T γδ produtoras de interleucina-17. Deste modo, a resposta atenuante das células T reguladoras poderia ser um efeito indireto da população de células T γδ produtoras de interleucina-17. Neste estudo observou-se que tanto as células T γδ como a produção de interleucina-17 não contribuem para acumulação do parasita no tecido adiposo. PD-1 é um recetor inibitório, também conhecido por checkpoint imunitário, que regula negativamente a ativação de células T, após reconhecimento do ligando PD-L1. Neste estudo observou-se que a proporção de células que expressam PD-1 e PD-L1 é maior no tecido adiposo, sugerindo que este poderá ser um ambiente imunossuprimido. No entanto, o bloqueio da ligação PD-1/PD-L1, in vivo, não levou a uma alteração na eliminação do parasita no tecido adiposo, sugerindo que esta proporção mais elevada não favorece a acumulação do parasita neste órgão. Por fim, as imunoglobulinas M desempenham um papel fulcral no controlo da infeção, permitindo a eliminação do parasita mediada por anticorpos. De forma a determinar se as imunoglobulinas M são também responsáveis pela eliminação dos parasitas no tecido adiposo, infetaram-se ratinhos que apenas produzem imunoglobulinas M de baixa afinidade, estando ausentes os outros isotipos. Neste estudo observou-se que as imunoglobulinas M de baixa afinidade são suficientes para eliminar o parasita do sangue e de outros órgãos, mas não do tecido adiposo. Este resultado revela um potencial papel das células B, especialmente a ação limitada das imunoglobulinas M, na acumulação de T. brucei no tecido adiposo. De um modo geral, este estudo revelou um potencial papel da adaptação do metabolismo energético na persistência de T. brucei no tecido adiposo bem como diversos potenciais intervenientes imunitários que poderão favorecer a sua acumulação, constituindo um ponto de partida para perceber qual a vantagem de T. brucei se acumular no tecido adiposo. Esta acumulação preferencial poderá não só ter consequências para a persistência no hospedeiro, mas também na transmissão para o vetor. Em última análise, este conhecimento será crítico para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas que deverão focar-se não só na eliminação dos parasitas do sangue, mas também dos parasitas do tecido adiposo.Trypanosoma brucei is an extracellular protozoan parasite that causes Human African Trypanosomiasis (HAT), also known as sleeping sickness. Throughout its life cycle, T. brucei alternates between an insect vector and a mammalian host. In the mammalian host, adipose tissue was recently discovered to constitute a main reservoir for the parasites. This discovery might challenge what we know regarding mechanisms of transmission, virulence and persistence in the host. In this project, our aim was to identify factors that benefit parasite tropism to adipose tissue, both from parasite and host. In the parasite-oriented perspective, we investigated if the persistence of T. brucei in adipose tissue depends on metabolic adaptations that parasites undergo in the fat. For this, we targeted three pathways that we predict to be important for parasites in the fat: fatty acid β-oxidation, acetate production and oxidative phosphorylation. To do so, mice were infected with parasites deficient in three key enzymes theoretically involved in such pathways. In this work, we have identified a protein of the mitochondrial electron transport chain to be the most promising candidate required for persistence of T. brucei in adipose tissue. These results are consistent with the model that oxidative phosphorylation is important for parasites that reside in adipose tissue. In the host-oriented perspective, we investigated if the persistence of T. brucei in adipose tissue depends on a permissive/attenuated local immune response by the host. We focused our analysis on immune cells known to be important for the immune response against T. brucei and for adipose tissue homeostasis. We characterized the dynamics of several important immune cells including macrophages, monocytes and neutrophils (myeloid cells) and different subsets of T cells and pro-inflammatory cytokines that participate in the control of T. brucei infection. We also assessed the frequency of immune modulators, including regulatory T cells and markers associated to exhausted/unresponsive effectors. Next, we used mouse mutants to test the importance of some of these host factors in parasite tropism. We identified several immune players that might favour T. brucei persistence in adipose tissue. The most promising are B cells, which is not totally surprising due to the importance of immunoglobulins in this parasitic infection. Overall, this work paved the way to understand why T. brucei parasites persist in adipose tissue. Further work will be necessary to characterize the mechanism of a subset of these factors.Figueiredo, Luísa MirandaPinto, Francisco RodriguesRepositório da Universidade de LisboaRebelo, Tiago Bizarra2020-10-29T01:30:12Z201720172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/31880TID:201865939enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:25:42Zoai:repositorio.ul.pt:10451/31880Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:47:14.662581Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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