Inhibition of Tryptophan Catabolism Is Associated With Neuroprotection During Zika Virus Infection
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A inibição do catabolismo do triptofano está associada à neuroproteção durante a infecção pelo vírus Zika
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Resumo
O vírus Zika (ZIKV) é um arbovírus pertencente à família Flaviviridae que emergiu como uma ameaça global à saúde devido à sua associação com microcefalia e outras complicações neurológicas graves, incluindo a Síndrome de Guillain-Barré (SGB) e a Síndrome Congênita do Zika (SCZ). A doença causada pelo ZIKV tem sido associada à neuroinflamação e à morte de células neuronais. Os processos neurodegenerativos podem ser exacerbados por metabólitos produzidos pela via da quinurenina, uma importante via para a degradação do triptofano, que induz disfunção neuronal devido ao aumento da excitotoxicidade. Neste estudo, exploramos a hipótese de que a neurodegeneração induzida pelo ZIKV pode ser revertida pelo bloqueio de uma enzima alvo da via da quinurenina, a indolamina 2,3-dioxigenase (IDO-1). A análise por RT-PCR mostrou níveis aumentados de expressão de RNA de IDO-1 em neurônios primários indiferenciados isolados de camundongos selvagens (WT) infectados com ZIKV ex vivo , bem como no cérebro de camundongos A129 infectados com ZIKV. A inibição farmacológica da enzima IDO-1 com 1-metil-D-triptofano (1-MT), tanto em sistemas in vitro quanto in vivo , levou a uma redução significativa da morte neuronal induzida por ZIKV, sem interferir na capacidade do ZIKV de se replicar nessas células. Além disso, análises in vivo utilizando camundongos geneticamente modificados (IDO) mostraram níveis elevados ... A129 infectados com ZIKV.-/-Em camundongos infectados com ZIKV, observou-se redução da microgliose, astrogliose e células positivas para caspase-3 no cérebro de camundongos A129. Curiosamente, níveis aumentados das quimiocinas CCL5 e CXCL-1 foram encontrados no cérebro dos camundongos tratados com 1-MT. Em conjunto, nossos dados indicam que o bloqueio da IDO-1 proporciona um efeito neuroprotetor contra a neurodegeneração induzida pelo ZIKV, e que esse efeito pode ser inibido por tratamento farmacológico.
Abstract
Zika virus (ZIKV) is an arbovirus belonging to Flaviviridae family that emerged as a global health threat due to its association with microcephaly and other severe neurological complications, including Guillain-Barré Syndrome (GBS) and Congenital Zika Syndrome (CZS). ZIKV disease has been linked to neuroinflammation and neuronal cell death. Neurodegenerative processes may be exacerbated by metabolites produced by the kynurenine pathway, an important pathway for the degradation of tryptophan, which induces neuronal dysfunction due to enhanced excitotoxicity. Here, we exploited the hypothesis that ZIKV-induced neurodegeneration can be rescued by blocking a target enzyme of the kynurenine pathway, the Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO-1). RT-PCR analysis showed increased levels of IDO-1 RNA expression in undifferentiated primary neurons isolated from wild type (WT) mice infected by ZIKV ex vivo, as well as in the brain of ZIKV-infected A129 mice. Pharmacological inhibition of IDO-1 enzyme with 1-methyl-D-tryptophan (1-MT), in both in vitro and in vivo systems, led to significant reduction of ZIKV-induced neuronal death without interfering with the ability of ZIKV to replicate in those cells. Furthermore, in vivo analyses using both genetically modified mice (IDO-/- mice) and A129 mice treated with 1-MT resulted in reduced microgliosis, astrogliosis and Caspase-3 positive cells in the brain of ZIKV-infected A129 mice. Interestingly, increased levels of CCL5 and CXCL-1 chemokines were found in the brain of 1-MT treated-mice. Together, our data indicate that IDO-1 blockade provides a neuroprotective effect against ZIKV-induced neurodegeneration, and this is amenable to inhibition by pharmacological treatment.
Assunto
Triptofano - Metabolismo, Zika virus, Infecção por zika virus, Neuroproteção, Flaviviridae, Doenças neuroinflamatórias
Palavras-chave
Zika virus, IDO-1, Neuroinflammation, Neuronal death, Microgliosis
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Curso
Endereço externo
https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2021.702048/full