O papel da via de sinalização p38 MAPK no desenvolvimento do Schistosoma mansoni (Platyhelminthes:Trematoda) e na proteção contra o estresse oxidativo
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Existem três importantes espécies do gênero Schistosoma que parasitom o homem:
Schistosoma mansoni, S. japonicum e S. haematobium. Juntas, estas espécies são
responsáveis pela infecção crônica de aproximadamente 200 milhões de pessoas e mais de
200.000 mortes anuais em todo o mundo ocorrem como resultado direto ou indireto da
esquistossomose. A única droga para o tratamento em massa da esquistossomose é o
Praziquantel®
(PZQ) que tem sido utilizada com sucesso por mais de 40 anos. PZQ é uma
droga eficiente, entretanto com algumas limitações, e o desenvolvimento de resistência tem
sido discutido. Visando uma solução, informações dos genomas recentemente
sequenciados destes parasitos foram utilizadas para identificar potenciais alvos para o
desenvolvimento de drogas alternativas. Proteínas quinases eucarióticas (ePKs) são
atrativos alvos para o desenvolvimento de drogas em vários sistemas biológicos e portanto
tornaram-se alvo deste estudo. Uma via de sinalização estudada pelo nosso grupo é a de
MAPK. A proteção contra o estresse oxidativo é necessária para a homeostase do parasito
e regulada, em outros organismos, pela ação da proteína p38 que participa da via de MAPK.
Portanto, nos propomos avaliar o papel da via de sinalização p38 MAPK no
desenvolvimento do S. mansoni e na proteção contra o estresse oxidativo. Três principais
perguntas alicerçam o nosso trabalho: 1. a via de p38 MAPK é importante para a
homeostase do parasito? 2. a via de p38 MAPK é importante para a sobrevivência do
parasito frente ao estresse oxidativo? 3. quais genes alvos da via de p38 MAPK têm a
expressão regulada? Após significante redução nos níveis de transcritos de p38 MAPK por
RNAi, nenhum fenótipo claro foi observado em esquistossômulos mantidos in vitro. Sendo
assim, camundongos foram infectados com esquistossômulos silenciados ou inibidos e o
desenvolvimento dos vermes adultos foi observado. Demonstramos que p38 MAPK exerce
um importante papel no desenvolvimento e sobrevivência dos parasitos, uma vez que um
baixo número de vermes adultos foi recuperado, a produção dos ovos diminuiu
drasticamente, o tegumento dos vermes sobreviventes foi danificado e vermes fêmeas
exibiram ovários subdesenvolvidos. Além disso, apenas 13% dos ovos produzidos se
desenvolveram em ovos maduros. Nossos resultados sugerem que a inibição da atividade
de p38 MAPK interfere na proteção do parasito contra espécies reativas de oxigênio e
também demonstram que p38 MAPK e glutamato-cisteína-ligase são superexpressas após
indução de estresse oxidativo. Juntos, nossos dados demonstram que a via de sinalização
p38 MAPK é uma rota criticamente importante e pode representar alguns alvos terapêuticos
atrativos para o tratamento da esquistossomose.
Abstract
There are three important Schistosoma species parasitizing humans: Schistosoma
mansoni, S. japonicum and S. haematobium. Together, they are responsible for the chronic
infection of 200 million people and over 200,000 annual deaths worldwide. The only drug to
treat schistosomiasis is Praziquantel®
(PZQ) that has been used for over 40 years. Although
PZQ is an efficacious drug, with some limitations, and resistance development is of concern.
To contribute to a solution, various information of the recently sequenced genomes of these
parasites was used to identify potential targets for the development of an alternative drug.
Since eukaryotic protein kinases (ePKs) are good medical targets for drug development in
different biological systems, they have become the focus of this study. A signaling pathway
studied by our group is to MAPK. Protection against oxidative stress is necessary for S.
mansoni homeostasis and regulated in other species by the action of p38 MAPK signaling
pathway. Therefore, we propose to assess the role of p38 MAPK signaling pathway in the
development of S. mansoni and protection against oxidative stress. Tree main questions
drive this work: 1. the p38 MAPK signaling pathway is required for S. mansoni homeostasis?
2. the p38 MAPK signaling pathway is crucial for the parasite survival against oxidative
stress? 3. which target genes of p38 MAPK signaling pathway have expression regulated?
After a significant reduction in the transcription level by gene silencing of the p38 MAPK, no
visible phenotypic changes were reported in schistosomula in culture. Therefore, mice were
infected with the silenced or inhibited schistosomula and the development of adult worms
was observed. It was showed that p38 MAPK has an important role in transformation and
survival of the parasites as low number of adult worms was recovered, the egg production
was significantly lower, the tegument of survived worms was damaged, and female worms
had underdeveloped ovaries. Furthermore, only ≈ 13% of the eggs produced develop into
mature eggs. Our results suggest that inhibition of the p38 MAPK activity interfere in
protecting parasites against reactive oxygen species and also demonstrate that p38 MAPK
and glutamate-cysteine-ligase are overexpressed in parasites after exposition to oxidative
stresses. Together our data show that p38 MAPK signaling pathway is a critically important
route and may represent an attractive therapeutic target for the treatment and control of
schistosomiasis.
Assunto
Genética, Proteínas Quinases p38 Ativadas por Mitógeno, Schistosoma mansoni, Estresse Oxidativo, Esquistossomose
Palavras-chave
MAPK, Schistosoma, Esquistossômulos