O papel de receptores do Tipo Toll (TLRS) na resposta às infecções por Zika virus, Dengue virus e SARS-COV-2
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Érica Azevedo Costa
Maria Isabel Maldonado Coelho Guedes
Jaqueline Maria Siqueira Ferreira
Danilo Bretas de Oliveira
Maria Isabel Maldonado Coelho Guedes
Jaqueline Maria Siqueira Ferreira
Danilo Bretas de Oliveira
Resumo
As infecções virais são um problema de saúde pública global e um fardo social e
econômico grave. Nas infecções virais, o sistema imune protege o organismo, sendo
o sistema imune inato a primeira linha de defesa a ser ativada. A detecção dos vírus
pode ser feita por receptores do tipo toll (TLRs), que são responsáveis pelo
reconhecimento de patógenos e por estimular a produção de citocinas. O objetivo
deste trabalho foi avaliar a resposta imune inata, principalmente a via de TLRs,
diferenciando biologicamente duas amostras de Zika virus (ZIKV) isoladas no Brasil e
avaliar os polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs) de genes do sistema imune
inato de crianças com manifestações de sistema nervoso central (SNC) causadas por
ZIKV, dengue virus (DENV) e de crianças com Covid-19 grave. Duas amostras de
ZIKV isoladas no Brasil (PE243 e SPH) e uma amostra africana adaptada em murinos
(MR766), usado como controle, foram empregados no estudo de indução de TLRs em
células CHO transfectadas estavelmente com TLR2 e TLR4. Os resultados
comprovaram a ativação de TLR2, com uma resposta diferencial reduzida do ZIKV
SPH. As amostras também foram utilizadas no estudo da infecção em camundongos
imunocompetentes e nocautes. Camundongos C57BL/6 infectados pela via
subcutânea não apresentaram sinais ou perda de peso, porém quando infectados pela
via intracraniana (IC) com ZIKV PE243 apresentaram ganho de peso
significativamente menor. Nos camundongos C57BL/6 infectados via IC com ZIKV
SPH foi detectado aumento significativo de interferon-γ (IFN-γ) no cérebro, fígado e
baço. Camundongos nocautes para os genes myeloid differentiation factor 88 (myd88)
e tlr2/9 infectados via IC apresentaram ganho de peso significativamente menor e, em
camundongos myd88-/-
infectados com ZIKV PE243, foi identificado aumento
significativo de monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) no cérebro. O RNA viral
foi detectado nos cérebros, fígados, baços, rins e testículos dos camundongos
C57BL/6 e myd88-/-
infectados via IC. Camundongos nocautes para o gene nitric oxide
synthase 2 (nos2) não apresentaram sinais ou redução de peso. Estes resultados
confirmam as diferenças biológicas entre as amostras de ZIKV isoladas no Brasil e a
importância do sistema imune inato na infecção por ZIKV. A avaliação dos SNPs
rs3775291 e rs5743316 (tlr3), rs179008 (tlr7), rs8177374 (TIR domain containing
adaptor protein - tirap), rs387907272 (myd88), rs61942233 (2',5'-
oligoadenylate synthetase - oas3) e rs1024611 (mcp-1) foi feita em 19 crianças com
manifestações de SNC e RNA genômico de ZIKV no líquido cefalorraquidiano (LCR),
sendo que 18 apresentaram SNPs em ao menos um dos genes estudados e foi
detectada uma frequência do alelo mutado do SNP rs8177374 de 0.21 enquanto a
média das populações do banco de dados é de 0.11. Em 39 crianças com
manifestações de SNC e RNA genômico de DENV no LCR, foi analisado o SNP
rs8177374 e foi detectada frequência do alelo mutado de 0.29. Na análise de 59
amostras de crianças com Covid-19 foi observada frequência de 0,17 para o SNP
rs3775291, enquanto a média das populações do banco de dados foi de 0,27. Em
estudo de casos, foi observada uma associação entre o SNP rs179008 e hepatite por
SARS-CoV-2 e dos SNPs rs179008 e rs8177374 e quadro grave de Covid-19 em 3
crianças com anemia falciforme. Estes resultados demonstram a importância de
mutações em genes relacionados ao sistema imune nas infecções por ZIKV, DENV e
SARS-CoV-2.
Abstract
Viral infections are a global public health problem and a severe social and economic
burden. In viral infections, the immune system protects the body, with the innate
immune system being the first line of defense to be activated. The detection of viruses
can be done by toll-like receptors (TLRs), which are responsible for recognizing
pathogens and stimulating the production of cytokines. The objective of this work was
to evaluate the innate immune response, mainly via the TLRs, biologically differentiate
two samples of Zika virus (ZIKV) isolated in Brazil and evaluate the single nucleotide
polymorphisms (SNPs) of genes of the innate immune system of children with
manifestations of the central nervous system (CNS) caused by ZIKV, dengue virus
(DENV) and children with severe Covid-19. Two ZIKV strains isolated in Brazil (PE243
and SPH) and an African strain adapted in mice (MR766), used as control, were used
to study the TLRs induction in CHO cells stably transfected with TLR2 and TLR4. The
results confirmed the activation of TLR2, with reduced differential response of the ZIKV
SPH. The strains were also used for infection in immunocompetent and knockout mice.
C57BL/6 mice infected by the subcutaneous route showed no signs of weight loss, but
they showed less significant weight gain when infected by the intracranial route (IC)
with ZIKV PE243. In C57BL/6 mice infected via IC with ZIKV SPH, a significant
increase in interferon-γ (IFN-γ) was detected in the brain, liver, and spleen. Knockout
mice for the myeloid differentiation factor 88 (myd88) and tlr2/9 genes infected via IC
showed significantly less weight gain, and an increased monocyte chemoattractant
protein-1 (MCP-1) was identified in the brain of myd88-/- mice infected with ZIKV
PE243. Viral RNA was detected in the brains, livers, spleens, kidneys, and testes of
C57BL/6 and myd88-/- mice infected via IC. Knockout mice for the nitric oxide synthase
2 gene (nos2) showed no signs or weight reduction. These results confirm the
biological differences between the ZIKV isolates from Brazil and the importance of the
innate immune system in ZIKV infection. The evaluation of SNPs rs3775291 and
rs5743316 (tlr3), rs179008 (tlr7), rs8177374 (TIR domain -containing adapter protein -
tirap), rs387907272 (myd88), rs61942233 (2',5'-oligoadenylate synthetase - oas3) and
rs1024611 (mcp- 1) was performed in 19 children with CNS manifestations and ZIKV
genomic RNA in the cerebrospinal fluid (CSF). Eighteen had SNPs in at least one of
the genes studied, and a 0.21 frequency of the mutated allele of SNP rs8177374 was
detected while, the mean of the database populations is 0.11. In 39 children with CNS
manifestations and DENV genomic RNA in CSF, SNP rs8177374 was analyzed, and
a 0.29 mutated allele frequency was detected. Analysis of 59 children with Covid-19,
showed a 0.17 frequency for the SNP rs3775291, while the mean of the populations in
the database was 0.27. A case study observed an association between SNP rs179008
and hepatitis by SARS-CoV-2 and SNPs rs179008 and rs8177374 and severe Covid-
19 in 3 children with sickle cell anemia. These results demonstrate the importance of
mutations in genes related to the immune system in ZIKV, DENV, and SARS-CoV-2
infections.
Assunto
Microbiologia, Sistema Imunitário, Receptores Toll-Like, Zika vírus, Vírus da Dengue, Betacoronavirus, Polimorfismo de Nucleotídeo Único
Palavras-chave
sistema imune inato, toll like receptors (TLR), ZIKV, DENV, SARS-CoV-2, polimorfismo de nucleotídeo único (SNP)