Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37598
Type: Tese
Title: Caracterização comparativa da variabilidade genômica de isolados de Leishmania spp. obtidos de cães com leishmaniose visceral em diferentes áreas endêmicas no Brasil
Other Titles: Comparative characterization of genomic variability of Leishmania spp. obtained from dogs with visceral leishmaniasis in different endemic areas in Brazil
Authors: Jennifer Ottino
First Advisor: Daniella Castanheira Bartholomeu
First Co-advisor: Rodrigo de Paula Baptista
First Referee: Edmundo Carlos Grisard
Second Referee: Fabiano Sviatopolk-Mirsky Pais
Third Referee: Gustavo Fontes Paz
metadata.dc.contributor.referee4: Osvaldo Pompílio de Melo Neto
Abstract: A leishmaniose é um complexo de doenças causadas por protozoários do gênero Leishmania, endêmica no Brasil e em países do Velho e Novo Mundos. As manifestações clínicas da doença dependem da infectividade da espécie envolvida e da resposta imune dos hospedeiros. Leishmania (Leishmania) infantum está associada à forma visceral da doença em humanos e cães, mas alguns estudos evidenciam o potencial de visceralizacão de Leishmania (L.) amazonensis. Casos de coinfecção com presença de mais de uma espécie de Leishmania infectando o mesmo hospedeiro são menos relatados na literatura podendo estar subestimados. Sabe-se que esses tripanosomatídeos possuem grande potencial de adaptabilidade frente às mais adversas condições ambientais e seu ciclo biológico pode sofrer alterações em virtude do meio em que estão inseridos e, principalmente, pelas modificações de caráter antroponótico no ecossistema. A sobrevivência e perpetuação de Leishmania dependem de modificações a nível genético que podem alterar sua expressão gênica. Dessa forma, existe grande relevância em empregar amostras de campo isoladas de hospedeiros, como cães e humanos, provenientes de áreas endêmicas para leishmaniose visceral (LV), onde de fato, os parasitos sofrem pressões ambientais podendo alterar sua composição genômica e eventualmente a expressão gênica em função da oferta de reservatórios, vetores e hospedeiros. Esse trabalho objetiva realizar uma análise comparativa de isolados, preponderantemente de cães naturalmente infectados, oriundos de diversas regiões geográficas do Brasil – Bahia, Governador Valadares, Januária, Rio Grande do Norte e Santa Catarina. Através de ferramentas de bioinformática e biomarcadores moleculares, 85 isolados foram analisados quanto à variação do número de cópias cromossômicas, variação de SNVs (Single Nucleotide Variants), filogenia, estrutura populacional e enriquecimento gênico. Além disso, 24 amostras de campo de cães do município de São Joaquim de Bicas e de um Hospital Veterinário em Belo Horizonte foram caracterizadas através de biomarcadores subgênero-específicos, Viannia e Leishmania, a fim de identificar as espécies circulantes na região. Os estudos in silico demonstraram que existem variações intra e interpopulacionais entre as áreas geográficas e diferentes espaços de tempo para essas amostras não clonais, o que evidencia a dinâmica da variação populacional que ocorre na espécie com formação de subpopulações distintas ao longo de vários anos. As análises também apontam para a ocorrência de mais de uma população ancestral entre os isolados sugerindo a coexistência e interação entre parasitos de origens distintas em um mesmo ambiente elevando a diversidade genotípica e fenotípica desses parasitos. As análises de CCNV (Chromossome Copy Number Variation) revelaram aneuploidias evidentes nos cromossomos 8, 23 e 31, nos quais estão contidos genes enriquecidos relacionados às atividades metabólicas, sobrevivência e virulência dos parasitos. A segunda parte do trabalho demonstrou a ocorrência de padrões atípicos de infecção em cinco cães da região metropolitana de Belo Horizonte que tiveram amostras caracterizadas sendo que quatro deles foram positivos para ambos subgêneros, Viannia e Leishmania, evidenciando um padrão de coinfecção, e um deles positivo apenas para o subgênero Viannia, sugerindo um perfil de visceralização de uma espécie até então relacionada com a forma tegumentar da doença, uma vez que a amostra utilizada foi obtida através de aspirado de medula óssea. Quatro dessas caracterizações foram confirmados através de sequenciamento de produtos de PCR. As análises populacionais e de enriquecimento gênico mostram-se bastante promissoras no desenvolvimento de potenciais alvos terapêuticos e de marcadores de subpopulações o que irá permitir uma maior compreensão dos isolados circulantes nas regiões endêmicas para a leishmaniose. Ainda, o estudo da LV a campo aliada às ferramentas moleculares e de bioinformática são de grande relevância para o melhor entendimento da dinâmica populacional e adaptativa de isolados de Leishmania, o que pode influenciar diretamente no controle atualmente preconizado para a LV.
Abstract: Leishmaniasis is a complex of diseases caused by protozoan parasites of the Leishmania genus, endemic in Brazil and in countries of the Old and New worlds. The clinical manifestations of the disease depend on the infectivity of the species involved and the host immune response. Leishmania (Leishmania) infantum is associated with the visceral form of the disease in humans and dogs, but some studies evidence the potential of visceralization of Leishmania (L.) amazonensis. Coinfection cases with the presence of more than one Leishmania species infecting the same host are less reported in the literature and may be underestimated. It is known that these trypanosomatids have great potential of adaptability in the face of the most adverse environmental conditions. The biological cycle of these parasites can undergo changes due to the environment in which they are exposed and, mainly, by anthroponotic changes in the ecosystem. The survival and perpetuation of Leishmania are related to modifications at the genetic level, which can modify its gene expression. Hence, there is great relevance in employing field samples from hosts, such as dogs and humans, from endemic areas for visceral leishmaniasis (VL), where parasites certainly undergo environmental pressures and can alter their genomic content and eventually their gene expression due to reservoirs, vectors and hosts availability. This work aims at performing a comparative analysis of Leishmania infantum isolates, predominantly from naturally infected dogs from different geographic regions of Brazil – Bahia, Governador Valadares, Januaria, Rio Grande do Norte and Santa Catarina. Through bioinformatics tools and molecular biomarkers, 85 isolates were analyzed for variation of chromosome number, variation of SNVs (Single Nucleotide Variants), phylogeny, population structure and gene enrichment. In addition, 24 field samples from dogs from the municipality of São Joaquim de Bicas, MG and from a Veterinary hospital in Belo Horizonte were characterized by employing subgenus-specific biomarkers, Viannia and Leishmania, in order to identify the circulating species in the region. The in silico analyses have demonstrated that there are intra and interpopulational variations between geographic areas and different time lapse for these non-clonal samples, which displays the dynamics of population variability that occurs defining distinct subpopulations over several years. The analyzes also point to the occurrence of more than one ancestral population among the isolates, suggesting the coexistence and interaction between parasites of different origins in the same environment increasing the genotypic and phenotypic diversity of these parasites. The CCNV (Chromossome Copy Number Variation) analyzes revealed aneuploidies more evident on chromosomes 8, 23 and 31, which contain enriched genes related to the metabolic activities, survival and virulence of the parasites. The second part of the work demonstrated the occurrence of atypical patterns of infection in five dogs from the metropolitan region of Belo Horizonte that had characterized samples, and four of them were found positive for both subgenus, Viannia and Leishmania, presenting a pattern of coinfection, and one of them was positive only for Viannia subgenus, suggesting a visceralization profile of species so far related to the tegumentary form of the disease, since the sample used was obtained through bone marrow aspiration. PCR products sequencing confirmed four of these results. Population and gene enrichment analyzes are very promising in the development of potential therapeutic targets and subpopulation markers, which will allow a greater understanding of circulating isolates in endemic regions for leishmaniasis. Moreover, the study of VL in field conditions associated to molecular tools and bioinformatics are of great relevance for better understanding population and adaptive dynamics of Leishmania, which may directly influence the VL control employed so far.
Subject: Parasitologia
Leishmaniose Visceral
Cães
Leishmania
Coinfecção
Variação Genética
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Parasitologia
Rights: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/37598
Issue Date: 27-Apr-2021
metadata.dc.description.embargo: 27-Apr-2022
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