Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/UCSD-854JXQ
Type: Tese de Doutorado
Title: Aspectos genéticos de parasitos e hospedeiros envolvidos na patogênese da doença de chagas
Authors: Jorge Marcelo de Freitas
First Advisor: Andrea Mara Macedo
First Co-advisor: Sergio Danilo Junho Pena
First Referee: Sergio Danilo Junho Pena
Second Referee: Santuza Maria Ribeiro Teixeira
Third Referee: Alejandro Gabriel Schijman
metadata.dc.contributor.referee4: Marta de Lana
metadata.dc.contributor.referee5: Bianca Silvana Zingales
Abstract: A doença de Chagas, causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi, atinge cerca de 18 milhões de pessoas nas três Américas. O parasito apresenta estrutura populacional complexa, com extensa variabilidade intraespecífica. Todavia, a análise conjunta de um grande número demarcadores suporta a divisão do táxon em pelo menos duas linhagens: T. cruzi I, ligada ao ciclo silvestre e T. cruzi II, ligada ao ciclo doméstico de transmissão.Em seres humanos, a doença de Chagas apresenta-se com manifestações clínicas muito variáveis na sua fase crônica, com parasitemia escassa e um curso clínico imprevisível, podendo variar de uma ausência total dos sintomas até s severas manifestações cardiovasculares e/ou gastrintestinais.Apesar de estar cada vez mais claro que a doença de Chagas provavelmente é resultante da interação complexa entre parasitos e hospedeiros, os motivos pelos quais diferentes indivíduos apresentam formas clínicas distintas permanecem desconhecidos. Para que estas questões sejam elucidadas, existe a necessidade de um melhor entendimento da contribuição de fatores genéticos de parasitos e hospedeiros e da maneira de como eles se interagem para resultar na patologia da doença.Neste aspecto, no presente trabalho, procuramos desenvolver metodologias de análise moleculares complementares que possibilitassem a adequada caracterização molecular de parasitos ehospedeiros bem como de suas interações.Inicialmente, com o objetivo de contribuir no entendimento da estrutura populacional do parasito, analisamos cinco locos de microssatélites, a região D7 da subunidade 24S do rDNA e polimorfismos de seqüências dos genes mitocondriais citocromo oxidase subunidade II, citocromoB e NADH desidrogenase em 75 cepas do parasito. Baseando-se nos dados de microssatélites as cepas puderam ser divididas em quatro grupos correspondendo à linhagem T. cruzi I (MDScluster A), T. cruzi II (MDS-cluster C), T. cruzi (MDS-cluster B) e cepas híbridas (MDS-cluster BH).Os dois primeiros grupos correspondem aos tipos mitocondriais A e C respectivamente, enquanto que os outros dois pertencem ao tipo mitocondrial B. Os dados obtidos através da tipagem por microssatélites e rDNA 24S foram analisados conjuntamente por reconstituição haplotípica através do programa PHASE, resultando em 141 haplótipos, claramente distribuídos em três haplogrupos (X,Y e Z).Todas as cepas pertencentes à linhagem T. cruzi I (MDS-cluster A) apresentam os dois haplótipos originados do haplogrupo Z (Z/Z), as cepas da linhagem T. cruzi II (MDS-cluster C) são Y/Y, e aquelas pertencentes ao MDS-cluster B (T. cruzi) apresentam haplótipos X/X. As cepas agrupadas no MDS-cluster BH apresentam haplótipos X/Y, confirmando a sua natureza híbrida. Baseando-se nestes resultados, propusemos a existência de três linhagens ancestrais do Trypanosoma cruzi, as quais foram denominadas T. cruzi I, T. cruzi II 5 e T. cruzi III. No mínimo dois eventos de hibridação envolvendo T. cruzi II e T. cruzi III resultaram em progênies viávéis. Nos dois eventos a linhagem doadora de mitocôndria (conforme indicado pelo tipo mitocondrial das cepas híbridas) foi a linhagem T. cruzi III e a linhagem receptora foi a linhagem T. cruzi II.Segundo, através de uma nova abordagem resultante da combinação da amplificação por heminested PCR e a análise em aparelho de PCR em tempo real, obtivemos sensibilidade e poder de resolução suficientes para a tipagem do rDNA 24S de T. cruzi diretamente emamostras de tecidos cronicamente infectados. Em vinte e sete amostras coração, esôfago e cólon, provenientes de 25 pacientes originados dos estados de Minas Gerais e Goiás, demonstramos a presença de apenas do rDNA tipo 1, bem correlacionado com linhagem T. cruzi II. Estes dados confirmam evidências anteriores de que esta linhagem seria a responsável pela doença ao menos nestas regiões endêmicas. Adicionalmente, caracterizamos geneticamente os parasitos presentesna corrente sanguínea e em uma biopsia cerebral de um paciente Chagásico e portador da síndrome de imunodeficiência adquirida. Análises dos genes de rDNA 24S e de mini-éxon, juntamente com perfis de microssatélites e de LSSP / PCR, indicam que havia uma maior diversidade clonal do parasito no cérebro em comparação com o sangue e que as populações eram geneticamente distintas, pois no sangue estava presente a linhagem T. cruzi II enquanto queno cérebro estava uma população híbrida.Finalmente, com o objetivo de melhor estudar o fenômeno da distribuição diferenciada de T. cruzi nos diversos tecidos hospedeiros, utilizamos o modelo murino da doença, para o qual jáhavia evidências de que o tropismo tecidual poderia estar correlacionado com o haplótipo de MHC (Também denominada H-2) dos camundongos. Para tanto, em abordagens in vivo e ex vivo,infectamos animais congênicos para a região H-2 [C57BLK/sJ (H-2d), C57BL/6 (H-2b), BALB/c (H-2d) e BALB/B10 (H-2b)] com uma mistura artificial de duas cepas de T. cruzi [JG (T. cruzi II) e Col1.7G2 (T. cruzi I)]. Em todos os experimentos, a prevalência de uma cepa em relação à outra no tecido cardíaco foi associada ao haplótipo de H-2, onde a colonização pela cepa Col1.7G2 foi favorecida nos camundongos de haplótipo H-2b, independentemente do background genéticodos animais. O conjunto dos resultados apresentados nesta tese de doutorado estabiliza a noção de que, tanto a variação genética do T. cruzi como dos seus hospedeiros, influenciam no curso da doença de Chagas.
Abstract: Chagas disease, which is caused by Trypanosoma cruzi, afflicts more than 18 million people in the American continent. Both a complex populational structure and a extensive intraespecific variability are observed in this parasite, but a great number of genetic andbiochemical markers support the taxon subdivision into at least two major lineages: T. cruzi I - associated to the wild transmission cycles; and the T. cruzi II - associated to the domestic transmission cycles. The human disease shows variable presentation in the chronic phase, withlow parasitism levels and undeterminable clinical routes, ranges from completely asymptomatic to massive manifestations. The disease results from complex interactions between parasites andhosts, but the reasons for the different patterns of clinical manifestations remain elusive. To clarify these questions it is necessary to understand better both the parasites and hosts genetic factors and how they interact during the pathogenesis. In order to investigate the structure and evolution of Trypanosoma cruzi populations we profiled 75 strains of the parasite with five nuclear microsatellite loci, 24S RNA genes, andsequence polymorphisms in the mitochondrial cytochrome oxidase subunit II, cytochrome B and NADH dehydrogenase subunit 1 genes. A multidimensional scaling plot (MDS) based in microsatellite data divided the parasites into four clusters corresponding to T. cruzi I (MDS-clusterA), T. cruzi II (MDS-cluster C), a third group of T. cruzi strains (MDS-cluster B), and hybrid strains (MDS-cluster BH).The first two clusters matched respectively mitochondrial clades A and C, while the other two belonged to mitochondrial clade B. The 24S rDNA and microsatellite profiling data were analyzed by the haplotype reconstruction program PHASE. We identified 141 haplotypes thatwere clearly distributed into three haplogroups (X, Y, and Z). All strains belonging to T. cruzi I (MDS-cluster A) were Z/Z, the T. cruzi II strains (MDS-cluster C) were Y/Y, and those belonging to MDS-cluster B (unclassified T. cruzi) had X/X haplogroup genotypes. The strains grouped in the MDS-cluster BH were X/Y, confirming their hybrid character. Based on these results we propose three ancestral lineages that we call, respectively, T. cruzi I, T. cruzi II and T. cruzi III. At least twohybridization events involving T. cruzi II and T. cruzi III produced evolutionarily viable progeny. In both events, the mitochondrial donor (as identified by the mitochondrial clade of the hybrid strains) was T. cruzi III and the mitochondrial recipient was T. cruzi II. By using a new molecular tool resulting of the combination of heminested PCR amplification and real time PCR we obtained the sensitiveness and resolution of typing the T. cruzi 24S directly from chronically infected tissues. In twenty-seven hearts, esophagus and colon samples of twenty-five patients from Minas Gerais and Goiás states we detected only the rDNA allele type 1, which correlates well to the T. cruzi II 7 lineage. These data confirm previous evidences of T. cruzi II being responsible for the disease, at least in that geographic region. Furthermore, we genotyped the parasites in the blood stream and in brain biopsy from a Chagasic patient with AIDS. Analyses of rDNA 24S and mini-exon genes and of microsatellite and LSSP/PCR profiles indicate a bigger clonal diversity at brain than at the blood stream and that the two populations were genetically diverse, since in the blood we found the T. cruzi II lineage while a hybrid population was found in the brain. With the aim of investigating further the T. cruzi differential distribution into host tissues, we used the murine model of thedisease, where there is evidence of a correlation between tissue tropism and MHC haplotypes (denominated H-2 in mice). In order to study this we used both in vivo and ex vivo procedures. First we infected mice congenic for the H-2 region [C57BLK/sJ (H-2d), C57BL/6 (H-2b), BALB/c (H-2d)and BALB/B10 (H-2b)] with an artificial mixture of two parasites [JG (T. cruzi II) and Col1.7G2 (T. cruzi I)]. For all experiments, the prevalence of a strain in detriment to the other into cardiac tissue is correlated to the H-2 haplotype, were the Col1.7G2 strain colonization is improved by the H-2bhaplotype, regardless of the genetic background. The results presented in this work reinforce the notion that the genetic variation in T. cruziand its host influence the course of the Chagas disease.
Subject: Bioquímica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/UCSD-854JXQ
Issue Date: 18-Sep-2006
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