Increased angiogenesis parallels cardiac tissue remodelling in experimental acute Trypanosoma cruzi infection

BACKGROUND Angiogenesis has been implicated in tissue injury in several noninfectious diseases, but its role in Chagas disease (CD) physiopathology is unclear. OBJECTIVES The present study aimed to investigate the effect of Trypanosoma cruzi infection on cardiac angiogenesis during the acute phase of experimental CD. METHODS The signalling pathway involved in blood vessel formation and cardiac remodelling was evaluated in Swiss Webster mice infected with the Y strain of T. cruzi. The levels of molecules involved in the regulation of angiogenesis, such as vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A), Flk-1, phosphorylated extracellular-signal-regulated protein kinase (pERK), hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), CD31, α-smooth muscle actin (α-SMA) and also the blood vessel growth were analysed during T. cruzi infection. Hearts were analysed using conventional histopathology, immunohistochemistry and western blotting. FINDINGS In this study, our data demonstrate that T. cruzi acute infection in mice induces exacerbated angiogenesis in the heart and parallels cardiac remodelling. In comparison with noninfected controls, the cardiac tissue of T. cruzi-infected mice presented higher levels of (i) HIF-1α, VEGF-A, Flk-1 and pERK; (ii) angiogenesis; (iii) α-SMA+ cells in the tissue; and (iv) collagen -1 deposition around blood vessels and infiltrating throughout the myocardium. MAIN CONCLUSIONS We observed cardiac angiogenesis during acute experimental T. cruzi infection parallels cardiac inflammation and remodelling.

Tratamento da fibrose induzida pela infecção por Trypanosoma cruzi com composto inibidor da via de TGF-beta em modelo tridimensional de cultivo de células cardíacas / Treatment of t. cruzi-induced fibrosis with a tgf-β signaling inhibitor compound using a three-dimensional model of cardiac cells culture

A doença de Chagas é a principal causa de lesões cardíacas em jovens adultos economicamente produtivos em áreas endêmicas da América Latina. A cardiopatia chagásica (CC) se caracteriza como uma doença progressivamente debilitante, na qual o TGF-beta desempenha papel fundamental para o desenvolvimento da fibrose e hipertrofia cardíacas, através da regulação de componentes da matriz extracelular (MEC), tais como a fibronectina, as metaloproteases (MMPs) e os inibidores teciduais das MMPs (TIMPs). No presente estudo, foi verificada a capacidade do inibidor farmacológico da via de TGF-beta, SB-431542, em restaurar o equilíbrio da MEC, rompido pela infecção por T. cruzi, e os prováveis mecanismos envolvidos neste processo. Para tal, utilizamos um modelo tridimensional (3D) de cultivo de células cardíacas (denominados esferóides cardíacos), capaz de mimetizar aspectos da arquitetura e fisiologia do tecido cardíaco. O tratamento dos esferóides cardíacos infectados por T. cruzi com SB-431542 resultou na redução parcial da hipertrofia e fibrose dos esferóides cardíacos, por mecanismos envolvendo a redução na expressão de TIMP-1, o aumento na atividade das MMPs 2 e 9, a redução na expressão da fibronectina e a redução da carga parasitáriaAtravés de uma abordagem proteômica, conseguimos ainda identificar outras proteínas possivelmente envolvidas no processo de reversão da fibrose e hipertrofia dos esferóides cardíacos a partir do tratamento com SB-431542, como as integrinas, fibulinas, proteínas de ligação ao selênio, a titina, entre outras. Além disso, as análises proteômicas nos permitiram identificar alguns dos componentes moleculares envolvidos no processo de remodelamento do tecido cardíaco disparado pela infecção por T. cruzi, auxiliando assim, na compreensão dos mecanismos associados à progressão da hipertrofia e da fibrose ao longo do desenvolvimento da CC...

Chagas disease represents the leading cause of cardiac lesions in economicallyproductive adults in endemic areas of Latin America. Chagasic cardiomyopathy (CC)is a progressive dysfunctional illness, in which TGF-beta plays a central role indevelopment of fibrosis and hypertrophy through regulation of extracellular matrix(ECM) components, such as fibronectin, matrix metalloproteinases (MMPs) and tissueinhibitors of metalloproteinases (TIMPs). In the present study we tested the efficacy ofa pharmacological inhibitor of TGF-beta signaling pathway, SB-431542, in restoring ECMbalance disrupted by T. cruzi infection and the possible mechanisms involved in thisprocess. For that, we used a three-dimensional (3D) model of cardiac cells culture(named cardiac spheroids) that can mimic aspects of architecture and physiology ofliving cardiac tissues better than conventional two-dimensional (2D) models.Treatment of T. cruzi-infected-cardiac spheroids with SB-431542 resulted in areduction of spheroids hypertrophy and fibrosis by mechanisms involving a decreasein the expression of TIMP-1, an increase in the activities of MMP-2 and MMP-9, areduction in the expression of fibronectin and a reduction of parasite load. Moreover,we identified through a proteomic approach, other proteins possibly involved inreversion of fibrosis and hypertrophy of cardiac spheroids after treatment with SB-431542, such as integrins, fibulins, selenium binding proteins and titin, among others.In addition, the proteomic analysis allowed us to identify molecular componentsinvolved in tissue remodeling generated by T. cruzi infection, assisting in thecomprehension of mechanisms related to fibrosis and hypertrophy progression duringCC’s development...

Estudo da modulação de proteínas de Trypanosoma cruzi em resposta ao estímulo de TGF-Beta: uma abordagem proteômica / Study of protein modulation in Trypanosoma cruzi in response to TGF-beta stimuli: a proteomic approach

Estudos recentes mostraram que TGF-Beta está envolvido na cardiopatia chagásica aguda e crônica. O aumento de seus níveis plasmáticos e a ativação da sua via de sinalização celular são aspectos peculiares da doença chagásica crônica. Além do seu relevante papel na patologia chagásica, também se observou que esta citocina está intimamente associada ao T. cruzi como um regulador de diferentes etapas de seu ciclo de vida. Trabalhos anteriores demonstraram que T. cruzi é capaz de ativar TGF-Beta latente, utilizando-o na invasão às células hospedeiras e que amastigotas de T. cruzi se ligam e internalizam TGF-Beta recombinante, estando este evento relacionado à capacidade de proliferação de amastigotas e sua diferenciação em tripomastigotas no final do ciclo intracelular. Este conjunto de informações nos levou ao questionamento de quais moléculas de T. cruzi poderiam estar envolvidas nos processos de proliferação e diferenciação celular frente ao estímulo por TGF-Beta. Neste sentido, o presente projeto tem por principal objetivo a caracterização de moléculas responsivas ao estímulo de TGF-Beta através de uma abordagem fosfoproteômica. Para tal, extratos de proteínas totais de epimastigotas de T. cruzi (cepa Y), incubadas ou não com TGF-Beta, foram preparados durante a fase exponencial de crescimento do parasito. Evidenciamos que a dose ótima de TGF-Beta para maior indução de fosforilação seria de 5 ng/ml. Em seguida, o tempo ótimo de indução com TGF-Beta (1, 5, 15, 30 e 60 minutos) foi testado e concluímos que as diferenças entre os padrões de fosforilação são muitos sutis em géis unidimensionais, nos fazendo optar pela análise exclusiva dos perfis em géis bidimensionais de 7 cm com faixa de pH 3-10 não-linear. A avaliação dos perfis bidimensionais demonstrou diferenças nos padrões de fosforilação entre os tempos estudados, nos levando a manter um estudo de cinética de tempo. As imagens dos géis foram analisadas e algumas das proteínas consideradas responsivas a TGF-Beta foram identificadas por espectrometria de massas. Observamos que as proteínas de choque térmico, tubulinas, desidrogenases, enolases, ciclofilina A, GrpE, cruzipaína, fator de elongamento 1-alfa, fator de iniciação eucariótica 5a, entre outras, têm sua fosforilação e/ou expressão moduladas em resposta a TGF-Beta. Buscamos correlacionar a função já descrita na literatura para cada proteína com seu possível papel na sinalização intracelular disparada por TGF-Beta, em concordância com o comportamento de fosforilação e/ou expressão apresentado em nossas análises. Por último, foi avaliado se a adição de TGF-beta a culturas de epimastigotas teria algum efeito sobre a proliferação dos parasitos. Verificamos que a adição de TGF-Beta promoveu um aumento de até 73% no crescimento dos parasitos nas primeiras 24 horas de estudo. O conjunto de dados obtidos contribui para a elucidação dos mecanismos moleculares relacionados à sinalização de TGF-Beta, proporcionando uma fonte para detecção de novos alvos terapêuticos para a doença de Chagas.