Vimentin and Anti Vimentin Antibodies in Chagas' Disease / Vimentina e Anticorpos Anti-Vimentina na Doença de Chagas

Abstract Background: Vimentin is a main structural protein of the cell, a component of intermediate cell filaments and immersed in cytoplasm. Vimentin is mimicked by some bacterial proteins and anti-vimentin antibodies occur in autoimmune cardiac disease, as rheumatic fever. In this work we studied vimentin distribution on LLC-MK2 cells infected with T. cruzi and anti-vimentin antibodies in sera from several clinical pictures of Chagas' disease or American Trypanosomiasis, in order to elucidate any vimentin involvement in the humoral response of this pathology. Objective: We standardized an indirect immunofluorescence assay (IFI) to determine sub cellular expression in either parasites and host cells, and ELISA to evaluate anti-vimentin antibodies in sera fron chagasic patients. Methods: We analyzed the distribution of vimentin in culture cells using indirect fluorescent assays, using as external controls anti-T. cruzi sera, derived from chronic infected patients for identification of the parasites in the same model. After infection and growth of T.cruzi amastigotes, those cells express larger amounts of vimentin, with heavy staining of cytoplasm outside the parasitophorous vacuole and some particle shadowing patterns, suggesting that vimentin are associated with cell cytoplasm. Anti-vimentin antibodies were present in most American trypanosomiasis samples, but notably, they are much more present in acute (76, 9%) or clinical defined syndromes, especially cardiac disease (87, 9%). Paradoxically, they were relatively infrequent in asymptomatic (25%) infected patients, which had a clearly positive serological reaction to parasite antigens, but had low frequency of anti-vimentin antibodies, similar to controls (2,5%). Conclusion: Our current data revealed that anti-vimentin antibodies induced during T. cruzi infection could be a marker of active disease in the host and its levels could also justify drug therapy in American Trypanosomiasis chronic infection, as a large group of asymptomatic patients would be submitted to treatment with frequent adverse reactions of the available drugs. Anti-vimentin antibodies could be a marker of cardiac muscle cell damage, appearing in American Trypanosomiasis patients during active muscle cell damage.

Resumo Fundamento: A Vimentina é uma proteína estrutural importante da célula, um componente dos filamentos celulares intermediários e imersa no citoplasma. Algumas proteínas bacterianas imitam a Vimentina e anticorpos anti-vimentina ocorrem em doenças cardíacas auto-imunes, como a febre reumática. Neste trabalho, estudamos a distribuição de vimentina em células LLC-MK2 infectadas com T. Cruzi e anticorpos anti-vimentina em soros de várias imagens clínicas da doença de Chagas ou tripanossomíases americanas, a fim de elucidar qualquer implicação da vimentina na resposta humoral desta patologia. Objetivo: padronizamos um teste de imunofluorescência indireta (IFI) para determinar a expressão subcelular em parasitas e células hospedeiras, e ELISA para testar anticorpos anti-vimentina em soros de pacientes chagásicos. Métodos: analisamos a distribuição de vimentina em células de cultura usando ensaios fluorescentes indiretos, utilizando como controles externos soros anti-T. Cruzi, derivados de pacientes com infecção crônica para a identificação de parasitas no mesmo modelo. Após a infecção e o crescimento de amastigotas de T. Cruzi, essas células expressam grandes quantidades de vimentina, com forte coloração do citoplasma fora da vacuola parasitófora e alguns padrões de sombreamento das partículas, sugerindo que a vimentina está associada ao citoplasma da célula. Os anticorpos anti-vimentina estavam presentes na maioria das amostras americanas de tripanossomíases, mas estão notavelmente mais presentes em síndromes agudas ou clinicamente definidas (76,9%), especialmente em doenças cardíacas (87,9%). Paradoxalmente, eram relativamente infrequentes em pacientes infectados assintomáticos (25%), que apresentavam uma reação sorológica claramente positiva aos antígenos parasitas, mas apresentavam baixa frequência de anticorpos anti-vimentina, semelhante aos controles (2,5%). Conclusão: Nossos dados atuais revelaram que os anticorpos anti-vimentina induzidos durante a infecção por T. Cruzi poderiam ser um marcador de doença ativa no hospedeiro e seus níveis também poderiam justificar o tratamento farmacológico em infecção crônica com tripanossomíase americana, uma vez que um grande grupo de pacientes assintomáticos seria submetido a tratamento com reações adversas frequentes aos medicamentos disponíveis. Os anticorpos anti-vimentina poderiam ser um marcador de danos nas células do músculo cardíaco, que aparece em pacientes com tripanossomíase americana durante o dano das células musculares ativas.

Tecnologias que empregam fármacos antiparasitários para tratamento da doença Chagas / Technologies using antiparasitic drugs to treat Chagas disease / Tecnologías que utilizan medicamentos antiparasitarios para tratar laenfermedad de Chagas

Com o aumento de diagnósticos da doença de Chagas, surge a necessidade de desenvolvimento de fármacos que tenham maior efeito contra os parasitas. O presente artigo objetiva apresentar um mapeamento tecnológico dos documentos de patentes relacionadas a tecnologias que empregam fármacos antiparasitários para tratamento da doença Chagas, por intermédio do banco de patentes do United States Patent andTrademark Office – USPTO. A primeira patente das 117 analisadas foi depositada nessa base em 1976. Os resultados demonstram que os estudos sobre o tratamento da doença de Chagas por meio de fármacos antiparasitários estão em desenvolvimento, focados na prevenção da doença, e são subsidiados em sua maioria por iniciativas particulares. Há pouco interesse da indústria farmacêutica no desenvolvimento de novos fármacos para tratamento e as universidades não têm incentivo para desenvolvimento de pesquisas sobre esse tema...

Con el aumento del diagnóstico de la enfermedad de Chagas, hay una necesidad de desarrollar fármacos quetengan un mayor efecto contra parásitos. Este artículo tiene como objetivo presentar un mapeo tecnológico dedocumentos de patentes relacionadas con las tecnologías que emplean fármacos antiparasitarios para tratarla enfermedad de Chagas, a través del United States Patent and Trademark Office – USPTO. Se analizaron117 patentes; la primera patente había sido presentada en esa base en 1976. Los resultados muestran que losestudios sobre el tratamiento de la enfermedad de Chagas a través de medicamentos antiparasitarios estánen desarrollo, centrados en la prevención de la enfermedad, y la mayoría es subvencionada por iniciativasprivadas. Hay poco interés por parte de la industria farmacéutica para desarrollar nuevos fármacos para eltratamiento y las universidades no tienen incentivos para desarrollar la investigación en esta área...

With increasing diagnostic Chagas disease, it is necessary to develop drugs that have a greater effect againstparasites. This article aims to present a technological mapping of patent documents related to technologiesemploying antiparasitic drugs to treat Chagas disease, through the patent database United States Patentand Trademark Office - USPTO. 117 patents were analyzed, and the first patent was filed on that basis in1976. The results show that studies of the treatment of Chagas disease through antiparasitic drugs are in development,focused on preventing the disease, and most of them are subsidized by private initiatives. Thereis little interest from the pharmaceutical industry to develop new drugs for treatment and universities haveno incentive to develop research in this area...

Estudo in vitro da atividade tripanocida de nanopartículas de benzonidazol em carbonato decálcio sobre cepa Y de trypanosoma cruzi cruzi

A doença de Chagas é um problema de saúde pública, afeta cerca de 6 milhões de pessoas emtodo o mundo e causa altos índices de morbidade e mortalidade nas populações afetadas. Obenzonidazol (BZ), fármaco utilizado no tratamento apresenta eficácia limitada e provoca sériosefeitos adversos. O transporte de fármacos por meio de nanopartículas tem demonstradoeficiência quanto à liberação controlada e direcionada de moléculas farmacológicas, além deapresentar propriedades desejáveis, como boa biocompatibilidade e biodegradabilidade. Oobjetivo do presente trabalho foi avaliar a citoxicidade de nanopartículas de benzonidazol emcarbonato de cálcio (BZ@CaCO3) sobre células de hospedeiras LLC-MK2; determinar o efeitotripanocida sobre as formas epimastigotas, tripomastigotas e amastigotas da cepa Y de T. cruzie comparar ao efeito do BZ, bem como, sugerir o mecanismo de morte. Os testes decitotoxicidade utilizando o método do MTT realizados com células LLC-MK2 cultivadas commeio DMEM a 10% de SBF demonstraram CI50 de 55 µg/mL para BZ@CaCO3 e 160 µg/mLpara BZ...

Chagas disease is a public health concern, affects about 6 million people worldwide and causeshigh morbidity and mortality in affected populations. One of the few drugs available fortreatment of this disease is Benznidazole (BZ) was developed over forty years ago, has limitedeffectiveness and cause severe adverse effects. The transport of drugs by nanoparticles hasattracted the interest of the scientific community as it demonstrates efficiency and the controlledand targeted release of pharmacological molecules, in addition to its desirable properties suchas good biocompatibility and biodegradability. The aim of this study was to evaluate thecytotoxicity of benznidazole nanoparticles (BZ@CaCO3) produced with calcium carbonate onLLC-MK2 host cells; to define the trypanocidal effect on epimastigotes, trypomastigote andamastigotes of Trypanosoma cruzi Y strain and compare the effect of BZ, as well as characterizethe nanoparticle-induced death mechanism. The cytotoxicity tests using the MTT methodperformed with LLC-MK2 cells grown in DMEM with 10% FBS showed IC50 of 55 µg/mL forBZ@CaCO3 and 160 µg/mL for BZ...

Mecanismos moleculares da ação tóxica pró-oxidante de 1,4-diamino-2-butanona, um análogo de putrescina, sobre células de mamíferos e Trypanosoma cruzi / The Molecular mechanisms of pro-oxidant activity of 1,4-diamino-2-butanone, a putrescine analogue, to mammalian cells and Trypanosoma cruzi

Compostos α-aminocarbonilícos como ácido 5-aminolevulínico (ALA) e aminoacetona (AA) apresentam um grande potencial pró-oxidante, pois sofrem reações de enolização e subseqüente oxidação aeróbica, com a formação de espécies radicalares de oxigênio, íons NH4+ e α-oxoaldeídos potencialmente citotóxicos. A α-aminocetona 1,4-diamino-2-butanona (DAB), um análogo da putrescina, é um agente microbicida de vários parasitas incluindo Trypanosoma cruzi. Acredita-se que o mecanismo de morte desencadeado por DAB nos parasitas seja por meio da inibição competitiva da ornitina descarboxilase (ODC), importante enzima do metabolismo de poliaminas, muito embora tenha sido observado de igual forma danos oxidativos nestes parasitas quando tratados com DAB. O objetivo deste trabalho é esclarecer o mecanismo de oxidação química de DAB e sua ação pró-oxidante à cultura de células de mamíferos (LLC-MK2 e RKO), assim como sua atividade microbicida contra tripomastigotas de Trypanosoma cruzi. Demonstramos aqui que DAB, quimicamente similar ao ALA e AA, sofre reação de oxidação catalisada por íons fosfato, e por íons de metais de transição como Fe(II) e Cu(II), resultando na formação de radicais de oxigênio, H2O2, NH4+, 2-oxo-4-aminobutanal como produto principal da oxidação de DAB e de compostos ciclicos de caracter pirrólico. Danos oxidativos observados em ferritina, apotransferrina e liposomos de cardiolipina e fosfatidilcolina (20:80) contribuem para a nossa hipótese de ação pró-oxidante de DAB. O tratamento de células de mamíferos das linhagens LLC-MK2 (IC50 1,5 mM, tratamento de 24 h) e RKO (IC50 0,3 mM, tratamento de 24 h) com DAB levou à alteração do balanço redox celular, à ativação de resposta antioxidante e ao desencadeamento de morte celular via apoptose e parada de ciclo celular. Em culturas de tripomastigotas de T. cruzi o tratamento com DAB culminou na redução da motilitidade e viabilidade destes parasitas (IC50 0,2 mM, tratamento de 4 h), assim como depleção do...

α-Aminocarbonyl componds such as 5-aminolevunilic acid (ALA) and aminoacetone (AA) have been shown to exhibit pro-oxidant properties. These compounds undergo phosphate-catalyzed enolization in physiological pH and subsequent aerobic oxidation, yielding reactive oxygen species, NH4+ ions and an α-oxoaldehyde highly cytotoxic. The α-aminoketone 1,4-diamino-2-butanone (DAB) is a putrescine analogue and a microbicidal agent to various parasites including Trypanosoma cruzi. The mechanism of DAB toxicity to these parasites is attributed to DAB competitive inhibition of ornithine decarboxylase (ODC), a key enzyme on polyamine biosynthesis, although it has also been shown DAB isto implicated in oxidative damage to these parasites. Our aim is to clarify the mechanism of DAB aerobic oxidation and of its putative pro-oxidant activity to mammalian cell cultures (LLC-MK2 and RKO cell linages) and to Trypanosoma cruzi trypomastigotes. Here we show that, similar to ALA and AA, DAB undergoes aerobic oxidation in presence of phosphate ions and of transition metal ions such as Fe(II) and Cu(II), yielding oxygen radicals, H2O2, NH4+ and 2-oxo-4-aminobutanal accompanied by its condensation cyclic products displaying pyrrolic characteristics. Oxidative alterations to ferritin, apotransferrin and liposomes of cardiolipin and phosphatidylcholine (20:80) were observed under DAB treatment strongly supporting our hypothesis of DAB pro-oxidative activity. DAB treatment of mammalian cultured cells LLC-MK2 (IC50 1.5 mM, 24 h incubation) and RKO (IC50 0.3 mM, 24 h incubation) resulted in redox imbalance, induction of antioxidant response, activation of apoptosis pathway and cell cycle arrest. DAB is shown here to trigger Trypanosoma cruzi trypomastigotes decreased parasite motility and viability (IC50 0.2 mM, 4 h incubation), as well as redox thiol imbalance parallel to increase TcSOD activity. In addition, DAB efficiently hampered host cell (LLC-MK2) invasion by trypomastigotes...

Doença de Chagas aguda grave: relato de caso / Severe acute chagas disease: case report

Relatar um caso de doença de Chagas (DC) aguda grave. Relato de caso: homem, 21 anos, paraense, há 20 dias com quadro de febre vespertina e calafrios, sudorese noturna, cefaléia e dispnéia progressiva. Há cinco dias com exacerbação do quadro, associado à dor abdominal e tosse seca. Faz ingesta diária de açaí. Evoluiu com cardiomegalia e bloqueio cardíaco necessitando de marcapasso cardíaco provisório. Sorologia IgM anti-T.cruzi positiva. Após cuidados intensivos recebe alta em bom estado geral em tratamento com benzonidazol. Considerações Finais: este caso ilustra a apresentação grave que a infecção aguda pelo T.cruzi pode desencadear em moradores de zonas de baixa endemicidade, porém com crescentes surtos e com grande relevância clínica, reforçando a necessidade de orientação dos profissionais de saúde para a identificação precoce da doença e suporte clínico adequado.

To report a severe presentation of acute Chaga's Disease. Report: a 21 years-old man from Pará Province, presenting fever, chills, night sweating, headache and progressive dyspnoea. After five days ocurred worsening of symptoms associated with abdominal pain and cough. Açaí juice composes his daily meal. Evolved to cardiomegaly and heart block, installed a temporary pacemaker. A positive T. cruzi's sorology (IgM) was obtained. Submited to intensive care, with resolution. Final Considerations: this case-report shows a T. cruzi's severe presentation that can be observed in an low-endemicity area, perphaps with crescentig outbrakes, emphasising that continued medical and health professionals education is extremetly important to the early identification and adequate treatment.