Pós-Graduação em Patologia 1 RODRIGO TONIONI VIEIRA INTERAÇÃO DE Leishmania amazonensis, Mycobacterium leprae e Fusarium solani COM MACRÓFAGOS HUMANOS – PAPEL DO ÓXIDO NÍTRICO E DERIVADOS SINTÉTICOS DE PIRIDINAS Niterói Agosto/2008 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 2 RODRIGO TONIONI VIEIRA INTERAÇÃO DE Leishmania amazonensis, Mycobacterium leprae E Fusarium solani COM MACRÓFAGOS HUMANOS –PAPEL DO ÓXIDO NÍTRICO E DERIVADOS SINTÉTICOS DE PIRIDINAS Dissertação apresentada ao Curso de PósGraduação em Patologia da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do Grau de Mestre. Área de concentração: Patologia Investigativa Orientador: Profa. Dra. Dilvani Oliveira Santos Co-Orientador: Dra. Rosa T. Pinho Profa. Dra. Diana Bridon da Graça Sgarbi Niterói Agosto/2008 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia V Vieira, Rodrigo Tonioni Interação de Mycobacterium leprae, Leishmania amazonensis e Fusarium solani com Macrófagos Humanos – Papel do Óxido Nítrico e Derivados Sintéticos de Piridinas./ Rodrigo Tonioni Vieira – Niterói, 2008. 139 folhas Dissertação de Mestrado (Patologia Investivativa Programa de Pós-Graduação em Patologia) Universidade Federal Fluminense Orientador: Dilvani Oliveira Santos Bibliografia: f.125 1 – Macrófagos. 2 – Mycobacterium leprae. 3 – Leishmania amazonensis. 4 – Fusarium solani. 5 – Óxido Nítrico. 6 – Piridinas, derivados. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira 3 Pós-Graduação em Patologia 4 “Aprender é a Única Coisa de que a Mente Nunca se Cansa, Nunca Tem Medo, e Nunca se Arrepende.” Leonardo Da Vinci Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 5 À minha família que sempre me apoiou dedico-lhes essa conquista com gratidão Amo todos vocês! Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 6 Em Memória do meu Avô Dário Que Sempre me Ensinou a Viver e Sempre Deixará Saudades. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 7 AGRADECIMENTOS Embora uma dissertação seja, pela sua finalidade acadêmica, um trabalho individual, há contribuições de naturezas diversas que não podem nem devem deixar de ser ressaltadas. Por essa razão, expresso meus sinceros agradecimentos: Primeiramente a Deus por ter permitido essa conquista. Ao meu pai Ruy, minha mãe Maristela, e meu irmão Felipe que sempre foram minha base. Agradeço por acreditarem em mim e nos meus sonhos, sempre com muito apoio, incentivos e certezas de que nada seria impossível. Amo vocês. À minha namorada Gisele Rodrigues, que sempre me “aturou” nos momentos difíceis com muito carinho. Suas palavras de incentivo sempre me fizeram andar pra frente. Obrigado pela paciência. À professora Dilvani Oliveira Santos, pela orientação, confiança, por acreditar em mim, e pelo incentivo ao longo dessa dissertação. À Doutora Rosa Pinho, que me acolheu com muito carinho no Laboratório de Imunologia da FIOCRUZ. À Professora Diana Sgarbi, por toda consideração e confiança ao longo de todo tempo de Iniciação Científica..... “Bonitinha”. À Doutora Suzana Corte-Real e aos amigos do Laboratório de Ultra Estrutura – Fiocruz, pela colaboração nos ensaios de microscopia eletrônica. À Dra. Maria Cristina Pessolani e seu estudante Adriano, pela receptividade na Hanseníase da FIOCRUZ, me ensinando a técnica de coloração do M. leprae em macrófagos. À Doutora Helena Castro pela sua inestimável colaboração, por examinar previamente a dissertação com muita atenção e carinho, e com isso, ter contribuído muito para o enriquecimento científico desse trabalho. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 8 Aos demais membros da banca por gentilmente terem aceito o convite para examinar esse trabalho. À Doutora Alice Bernardino e seu aluno Luis Pinho do Instituto de Química da UFF, pelas moléculas para os testes biológicos. Aos amigos Wellington e Ygor que sempre foram de grande ajuda com os experimentos e ótimas companhias no almoço. À professora Andrea Alice da Silva pelo carinho e ajuda com as fotografias. Agradecimentos especiais aos grandes amigos de faculdade Alessandra Mendonça e Leandro Pedrosa, pelas cervejas depois do serviço e pelo papo furado. E claro pelo apoio e presença constante nessa etapa da minha vida. Aos amigos Davidson Azevedo, Leonardo Rodrigues, Bianca Fraga, Ingrid Toledo e demais amigos da Pós-Graduação em Química Orgânica da UFF pelos momentos de descontração e diversão. À nobre amiga Aline Scaramussa e demais amigos do Hospital da UFRJ, pelos conselhos, amizade e companheirismo nos momentos de dificuldade. À todos os amigos e professores da Pós-Graduação em Patologia por dividir alegrias e desesperos, principalmente em semana de SAPRO. À todos meus sinceros agradecimentos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia LISTA DE ABREVIATURAS ANFB – Anfotericina B APCs – Células apresentadoras de antígenos BCG – Bacilo de Calmette & Guérin BHI – Infusão de cérebro e coração CFU-GM – Unidades formadoras de colônia de granulócitos e monócitos DMEM – Meio essencial mínimo de Dulbecco DMSO - Dimetilsulfóxido EC50 – Concentração inibitória do crescimento de 50% eNOS - Enzima óxido nítrico sintase endotélial FBS – Soro fetal bovino F. solani - Fusarium solani HPC - Hexadecilfosfocolina IFN-γ - Interferon gama IL - Interleucina iNOS - Enzima óxido nítrico sintase indutível LAM - Lipoarabinomannan L. amazonensis - Leishmania amazonensis LC – Leishmaniose Cutânea L-NAME - N-nitro- L arginina-metil-éster LTA – Leishmaniose Teguementar Americana LV – Leishmaniose Visceral MET - Microscopia Eletrônica de Transmissão MHC – Complexo principal de histocompatibilidade (Major histocompaibility complex) M. leprae - Mycobacterium leprae MO - Microscopia óptica NAM - Nicotinamida Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira 9 i Pós-Graduação em Patologia 10 NK – Células Natural Killer nNOS - Enzima óxido Nítrico Sintase neuronal NO – Óxido nítrico NOs – Enzima Óxido Nítrico sintase PAM - Pamidronato PAMPs – Pathogen-associated molecular pattern (moléculas associadas a patógenos) PBMC – Peripheral Blood mononuclear cells PC - Fosfatidilcolina PCR – Reação da Polimerase em Cadeia PRRs – Pattern recognition receptors ( receptores de reconhecimento) RIS - Risedronato RNS - Espécies ativas de nitrogênio ROS - Espécies ativas de oxigênio SA – Estearilamina SAG – Antimônio gluconato de sódio TAA – Ácido trans-acotínico TGF-β - Fator de crescimento tumoral (Tumor Growth Factor) TNF-α - Fator de Necrose Tumoral (Tumor Necrosis Factor) Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 11 ii LISTA DE FIGURAS Figura 1: Biópsia de pele de lesão cutânea isolada de paciente com lepra. Mycobacterium leprae corados por Ziehl-Nielsen expressando a coloração rósea dos bacilos............................. 21 Figura 2: Lepra lepromatosa: o perfil de reposta imune é Th2 com a produção de IL-10 *, que desativa macrófago inibindo a produção de Óxido nítrico (NO) e radicais livres (ROS). A ausência de NO e ROS permite a infecção exuberante de macrófagos por M. leprae. ................. 22 Figura 3: Microscopia Óptica de macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue corados por GIEMSA. ...................................................................................................... 31 Figura 4: Síntese do Óxido Nítrico (MONCADA et al., 1991).................................................... 38 Figura 5: Conídios multiseptados de Fusarium corados por azul de algodão .............................. .48 Figura 6: A- Promastigotas de Leishmania amazonensis (x1000); B- Amastigota infectando macrófago. (x1000)....................................................................................................................... 54 Figura 7: Ciclo de vida de Leishmania sp. causando leishmaniose (World Health Organization - 2001). .................................................................................................................... 55 Figura 8: Microscopia óptica de macrófago humano derivados de monícitos isolados de sangue periférico controle após 24 horas de cultura, coloração GIEMSA. .................................... 79 Figura 9: Microscopia óptica da interação de M. leprae com macrófagos humanos derivados N de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Coloração por Ziehl-Nielsen. 9a, macrófagos controle; 9b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 9c, 9d, Macrófagos em interação com M. leprae; 9e, 9f, Macrófagos em interação com M. leprae na presença de L-NAME (20µM). N, núcleo. As setas apontam as micobactérias em cor rósea. Barra: 10 µm ...................................................................................................................... 81 Figura 10: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação, na ausência (10a) ou na presença de L-NAME (20µM) (10b). Setas apontam os corpos lipídicos.......................................................................................................... 84 Figura 11: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação na ausência de L-NAME (20µM) (11a e 11b). As setas pretas apontam as micobactérias no interior do vacúolo endocítico ...................................................................... .85 Figura 12: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Macrófagos em interação com M. leprae na presença de L-NAME (20µM) (12a e 12b), as setas pretas apontam as micobactérias no interior dos vacúolos. N, núcleo. *, Fusão de vacúolos. ....................................................................................................... 86 Figura 13: Microscopia óptica da interação de Leishmania amazonensis com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 12 incubação. Coloração por GIEMSA. 13a, macrófagos controle; 13b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 13c, 13d, macrófagos em interação com L. amazonensis, as setas pretas identificam a forma amastigota no interior de vacúolos endocíticos; 13e e 13f, macrófagos em interação com L.amazonensis na presença de L-NAME (20µM), as setas brancas apontam as formas amastigotas. N, núcleo. Barra:10µm. ............................................... 88 Figura 14: Microscopia óptica da interação de F. solani com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Coloração por GIEMSA. 14a, macrófagos controle; 14b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 14c, 14d macrófagos em interação com F. solani, as setas pretas apontam os conídios do fungo no interior de vacúolos endocíticos; 14e, 14f macrófagos em interação com F.solani na presença de L-NAME (20µM). As setas brancas apontam vários conídios do fungo no interior do macrófago. N, núcleo. Barra: 10µm. ......................................................... 90 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 13 iii LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com M. leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou presença L-NAME (20µM). ........................................................................... 92 Gráfico 2: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Mycobacterium leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM) ........................................... .93 Gráfico 3: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de sangue periférico humano em interação com Mycobacterium leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). ......................................................................................................................................... 94 Gráfico 4: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou presença de L-NAME (20µM). ................................................................................................. 96 Gráfico 5: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM).............................................................................................. 97 Gráfico 6: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM).............................................................................................. 98 Gráfico 7: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM)............................................................................................................................ 99 Gráfico 8: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas de incubação na ausência ou na presença LNAME (20µM)............................................................................................................................. 100 Gráfico 9: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano incubados com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). ....................................................................................................................................... 101 Gráfico 10: Efeitos dos derivados da the 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina [50µM] na proliferação de Leishmania amazonensis após 24 horas de incubação na presença desses compostos. 1 Controle; 2 DMSO; 3 Glucantime ; 4 H ; 5 m-CH3; 6 p-CH3; 7 m-OCH3; 8 p-OCH3; 9 m-NO2 ; 10 p-NO2; 11 m-F ; 12 p-F ; Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 14 13 m-Br e 14 p-Br. Após esse tempo os parasitas foram quantificados em câmara de Neubauer por microscopia óptica................................................................................................ 103 Gráfico 11: Curva dose-resposta dos derivados mais ativos da série 5-(4,5-diidro-1Himidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina para determinação do EC50 preparadas para o cálculo de EC50. 3c (p – CH3) e 3e (p – OCH3) na proliferação de Leishmania amazonensis após 24 horas de incubação dos parasitas. .......................................................... 104 Gráfico 12: Efeitos Citotóxicos dos derivados da piridina em macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano após 24 horas de incubação na presença dos compostos teste [50µm]. 1 Controle; 2 DMSO ; 3 Glucantime ; 4 pCH3, 5 p-OCH3, 6 p-NO2 . Após esse tempo as células foram fixadas em formaldeído 2% e coradas por GIEMSA. As células foram quantificadas por microscopia óptica e os resultados expressos em % de citotoxicidade, conforme descrito nos materiais e métodos.................................................................................... 105 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 15 iv RESUMO Estudo da interação de Mycobacterium leprae, Leishmania amazonensis e Fusarium solani com Macrófagos humanos : Papel do óxido nítrico e derivados sintéticos de piridinas Os microorganismos têm co-existido com os seres humanos em relações que vão desde a simbiose até o parasitismo. O mecanismo destas ações e as formas de afetá-las ainda são alvo presente de estudos na atualidade. Biopatógenos tais como Mycobacterium leprae, Leishmania amazonensis, e Fusarium solani são agentes etiológicos de algumas doenças crônicas-infecciosas tais como lepra, leishmaniose cutâneo-difusa e fusariose, respectivamente, que afetam várias partes do mundo. Deste modo, esses biopatógenos são objetos de estudo sobre estas relações. O presente trabalho tem como objetivos (1) investigar a interação de M. leprae, L. amazonensis e F. solani com macrófagos humanos, enfatizando a importância do óxido nítrico (NO) na determinação do processo de infecção; secreção de citocinas como TNF-α, TGF-β e IL-10; bem como possíveis alterações morfológicas ocorridas na célula hospedeira; e (2) investigar o efeito de derivados de 5-(4,5diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina na proliferação de L. amazonensis, com o objetivo de avaliar o potencial leishmanicida destes compostos. Assim, a primeira parte deste trabalho que compreende o estudo do NO como agente efetor da morte de biopatógenos causadores de lesões cutânea-difusa no hospedeiro foi realizada utilizando ensaios imunoenzimáticos (ELISA) e análise das características morfológicas do processo de infecção foram feitas por Microscopia Óptica Convencional (MO) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Na segunda parte deste trabalho que aborda a procura de novos fármacos com potencial, especificamente, leishmanicida e, desprovidos de citotoxicidade para a célula hospedeira foram realizados ensaios utilizando-se L. amazonensis na forma promastigota incubadas na presença de derivados de piridinas e analisados por MO. Semelhantes ensaios foram realizados com macrófagos humanos para teste de citotoxidade dos derivados de piridina. Glucantime foi usado como controle em todos os ensaios. O resultado da primeira parte deste trabalho mostrou a endocitose de M. leprae, L. amazonensis e F. solani pelos macrófagos humanos na análise da MO. No entanto, na presença do inibidor de NO-sintase (L-NAME), a produção de NO foi inibida e, consequentemente, a endocitose desses biopatógenos foi aumentada. Estes resultados são a primeira evidência experimental da importância do NO como fator determinante de manutenção de M. leprae, L. amazonensis e F. solani no interior do macrófago. A análise de MET confirma os resultados obtidos pela MO, mostrando detalhes do vacúolo endocítico com M. leprae em seu interior. Nossos resultados são pioneiros e sugerem a importância do NO no processo de infecção de macrófagos humanos tanto por M. leprae, L. amazonensis como F. solani demonstrando que células deficientes na sua produção são mais permissivas ao processo de infecção por esses biopatógenos; Além disso, foram detectados índices relevantes de produção de TNF-α, TGF-β e IL-10 por macrófagos incubados com os biopatógenos. Os resultados da segunda parte desta dissertação mostrou que o crescimento de L. amazonensis foi inibido por todos os compostos testados. No entanto, o Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 16 percentual maior de inibição de crescimento foi observado quando L. amazonensis foi incubada com os compostos 3c e 3e que apresentam o grupo p-CH3 e p-OCH3, respectivamente, e esses compostos apresentaram baixa citotoxicidade para macrófagos em comparação com glucantime. O desenvolvimento de novos fármacos através do desenho racional de novas drogas, usando derivados químicos da 5-(4,5-diidro-1Himidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina como novas alternativas para quimioterapia para Leishmaniose cutânea pode ser bastante promissor de acordo com os resultados aqui obtidos. Sendo assim, os derivados de piridinas podem ser potenciais candidatos para o desenvolvimento de novas formas de tratamento para Leishmaniose cutânea. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 17 v ABSTRACT Study of the interaction of Mycobacterium leprae, Leishmania amazonensis e Fusarium with human macrophages: Role of the Nitric Oxyde and sinthetic derivates of pyridines. Microorganisms are been lived with human beings in relationships which range from symbiosis to parasitism. The mechanisms of these actions as well as the forms to affect them are still today a strong target of studying. Biopathogens as Mycobacterium leprae, Leishmania amazonensis and Fusarium solani are ethiologic agents of some chronicinfectious diseases as Leprosy, Cutaneous Leishmaniasis (CL) and Fusariosis, respectively, which affect several areas in the world. Thus, these biopathogens are subject of investigation of these relationships. The aims of the present work are: (1) to investigate the interaction of M. leprae, L. amazonensis and F. solani with human macrophages, emphasing the relevance of NO in the process of infection; the secretion of cytokines as TNF-α, TGF-β and IL-10; as well as possible morphological alterations displayed by the host cell; and (2) to investigate the effect of derivates of 5--(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4(phenylamino)thieno[2,3-b]pyridine in the proliferation of L. amazonensis, in order that new drugs for the treatment of CL can be identified. So, the first part of this work related to the study of Nitric Oxide (NO) as efector agent of the killing of biopathogens which cause cutaneous lesions in the host, was made by using imunoenzimatic assays (ELISA). And the morphological analyses of the proccess of infection were done through Optical Microscopy (OM) and Transmission Electronic Microscopy (TEM). In the second part of this work related to the search of new drugs with potential specifically antileishmanial, without citotoxity for the host cell, the assays were done with L. amazonensis in the promastigote form, incubated in the presence of piridines derivates and analysed by OM. Similar experiments were done by using human macrophages to test the citotoxicity. Glucantime was used as control in all assays. The results concerning to the first part of this work showed the endocytosis of M. leprae, L. amazonensis and F. solani by human macrophages as observed by OM. However, in the presence of the inhibitor of NO-synthase (L-NAME), the production of NO was inhibited and, consequently, the mainteance of these biopathogens inside macrophage was increased. These results were the first experimental evidence of the relevance of NO as effective factor to permit the maintenance of M. leprae, L. amazonensis and F. solani inside human macrophage. The MET analyses confirms the results obtained with the OM, by showing details of the M. leprae in the endocytic vacuole inside the macrophage. Our results suggest the importance of NO in the process of infection of human macrophage by M. leprae, L. amazonensis and F. solani. Furthermore, high levels of TNF-α, TGF-β and IL-10 production were detected by the macrophages infected by these biopathogens. The results concerning to the second part of this work showed that the growth of L. amazonensis was inhibit by all tested compounds. However, the highest inhibitor effect of L. amazonensis growth was observed when this parasite was incubated with the 3c and 3e compounds displaying the p-CH3 and p-OCH3 groups respectively and, showing a Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 18 very low citotoxicity for the human macrophages compared to the glucantime. The development of new drugs through the racional design of new drugs, by using chemicals derived of 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2--il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridine as new alternatives for the treatment of CL may be quite promising according to the results obtained here. Thus, the piridines derivated might be potentials candidates for the development of new forms of treatment of CL. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 19 1. INTRODUÇÃO Este trabalho foi realizado no Laboratório de Biopatógenos e Ativação Celular (Labiopac-UFF) e no Laboratório de Imunologia Clínica da FIOCRUZ-RJ. 1.1 - Considerações gerais A pele humana é constantemente exposta à diversos tipos de patógenos devido ao seu contato diário com o microambiente. A observação que extensivas infecções de pele são relativamente raras sugere a presença de um eficiente sistema de defesa do hospedeiro na superfície da pele. Enquanto a função da barreira física da epiderme era mencionada como a maior proteção contra infecções, a recente descrição de receptores “Toll-like” (TLRs), peptídeos antimicrobianos, bem como a habilidade de algumas células em produzir óxido nítrico (NO) como agente efetor da morte dos patógenos, estimula o estudo da interação de patógenos de diferentes origens com células como, por exemplo, macrófagos (BLANCO et al., 2008). O patógeno, então, para sobreviver nesse novo meio, necessitará adaptar-se a diferentes fatores como temperatura corpórea, ao potencial de oxiredução e ao ataque de células de defesa. Nosso laboratório se caracteriza pelo estudo de Ativação Celular em vários processos patológicos. E, mais recentemente, vêm se dedicando ao estudo da interação de tripanossomatídeos monoxênicos com endosimbionte (Crithidia deanei, Herpetomonas roitmani e Blastocrithidia culicis - tripanossomatídeos anteriormente conhecidos apenas por albergar insetos) e, foi o primeiro demonstrar, experimentalmente, a infecção de fibroblastos de derme a de camundongo por essas espécies (SANTOS et al., 2004). A literatura cita a Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 20 importância dos tripanossomatídeos monoxênicos como supostos causadores de lesões cutâneas oportunistas em pacientes aidéticos. E, mais recentemente, nosso laboratório observou que o processo de infecção das células do vertebrado por tripanossomatídeos monoxênicos está diretamente relacionado à capacidade da célula hospedeira em produzir óxido nítrico (NO). Fibroblastos produzem pouco NO e, por isso, se deixam infectar. Diferentemente, macrófagos derivados de sangue periférico humano apenas sofrem infecção quando tratados por inibidor de NO sintase (enzima indutora de produção de NO). A relação do efeito protetor do óxido nítrico (NO) agindo contra à infecção também já foi cogitada em estudos de interação de Leishmania major (BOGDAN et al., 2000) . BOGDAN e colaboradores se referem aos fibroblastos como verdadeiros “esconderijos” de Leishmania sp. e, correlacionam este fato com a pouca produção de NO observada dos fibroblastos. Nesse artigo os autores enfatizam o papel do fibroblasto não somente no processo de infecção por L. major, mas também, como célula importante no processo de recidiva da Leishmaniose. Além disso, camundongos deficientes em NO mostraram maior suscetibilidade à L. major, T. gondii e M. tuberculosis sugerindo um efeito protetor de NO contra esses patógenos (GYURKO et al., 2003) Mycobacterium leprae (Figura 1) outro patógeno causador de infecção cutânea – lepra, também é objeto de estudo em nosso laboratório. E, nesse caso específico, a literatura cita que o espectro imunológico de lepra (lepra tuberculóide e lepra lepromatosa) é o resultado da ativação de resposta imune inata através de TLRs , em adição à liberação de citocinas secretadas por macrófagos derivados de monócitos e células dendríticas (SANTO, D. e CASTRO, H. 2007) (Figura 2). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 21 Figura 1: Biópsia de pele de lesão cutânea isolada de paciente com lepra. Mycobacterium leprae corados por Ziehl-Nielsen expressando a coloração rósea dos bacilos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 22 B * Figura 2: Lepra lepromatosa: o perfil de reposta imune é Th2 com a produção de IL10 *, que desativa macrófago inibindo a produção de Óxido nítrico (NO) e radicais livres (ROS). A ausência de NO e ROS permite a infecção exuberante de macrófagos por M. leprae. A ativação de macrófago potencializa a produção de citocinas com perfil Th-1, como Interleucina –12 (IL-12) e IL-23. Este evento induz a produção de gama interferon (IFN-γ) pelos linfócitos T que estimula o macrófago para produção de NO, efetivando a ação micobactericida desta célula (HAGGE et al., 2004). Corrobora com esses relatos, o fato de camundongos deficientes em NO não apresentam função micobactericida (MAJ et al., 2003). A interação desses três agentes causadores de lesão - tripanossomatídeos monoxênicos com endosimbionte, L. amazonensis e M. leprae com as suas respectivas células hospedeiras, Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira têm em comum o fato de causar Pós-Graduação em Patologia 23 infecção, no caso dos tripanossomatídeos monoxênicos; e de causar doença, no caso de L. amazonensis e M. leprae, em conseqüência à deficiência da resposta imune celular, cujo denominador comum é o NO como agente efetor de morte do patógeno. Infecções cutâneas também podem ter como agente etiológico algumas classes de fungos. Dentre eles, Fusarium solani que é um fungo filamentoso, monomórfico, sapróbio e ubíquo na natureza. F. solani apresenta uma grande importância econômica, uma vez que é fitopatógeno habitual e contamina grande parte da produção mundial de alimentos. Além de ser um importante produtor de micotoxinas. Ocasionalmente, estes fungos causam infecções superficiais e subcutâneas em indivíduos normais, denominadas fusarioses. Mais recentemente tem sido descritas, infecções graves por Fusarium em pacientes imunodeprimidos, aumentando o interesse do estudo desse fungo como causador de infecção oportunista (MONZÓN & TUDELA, 2001; LETSCHER-BRU et al., 2002). Os fungos patogênicos utilizam diferentes mecanismos para se estabelecer em um hospedeiro e causar a doença. As condições fornecidas pelo hospedeiro, geralmente diferem muito do nicho ecológico do fungo. Para sobreviver nesse novo meio, o fungo necessitará adaptar-se a temperatura corpórea, ao potencial de oxi-redução, ao ataque de células fagocitárias, como por exemplo, macrófagos. Portanto, a manifestação da doença está associada a vários fatores, alguns de competência do hospedeiro, e outros de competência do fungo (LETSCHER-BRU et al., 2002). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 24 . Tanto os macrófagos como os leucócitos polimorfonucleares apresentam um papel essencial na eliminação de microorganismos. Tem sido constatado que os polimorfonucleares inibem o crescimento das hifas, enquanto que os macrófagos são capazes de impedir a germinação dos conídios e o crescimento das hifas (NELSON et al., 1994 ; TZIANABOS et al., 2000; MONZÓN e TUDELA, 2001). Tendo em vista os interesses do nosso laboratório na área de interação de biopatógenos e hospedeiros, e formas de interferir no processo de infecção, esta dissertação é subdividida em: - Parte I, compreendendo o estudo do papel do óxido nítrico na interação de M. leprae, L. amazonensis e F. solani (três biopatógenos de origens distintas mas que têm como denominador comum, o fato de causarem lesões cutâneas) com macrófagos humanos; - Parte II, que compreende o estudo de derivados sintéticos de piridinas 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina) sobre a proliferação de Leishmania amazonensis e macrófagos humanos, visando o desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento da Leishmaniose cutânea. Justificativas: 1. Tendo em vista que NO é o principal agente efetor da morte de vários agentes biológicos causadores de lesão no interior da célula hospedeira, a investigação da relevância do papel do NO poderá contribuir de forma significativa para pesquisa de novos agentes terapêuticos mais eficazes para o tratamento de Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 25 Lepra, Leishmaniose cutânea e Fusariose, tendo como alvo a ativação celular com conseqüente indução de produção de NO. 2. O Tratamento da leishmaniose, ainda hoje, é a maior preocupação da Organização Mundial de Saúde, devido ao seu potencial altamente citotóxico para células hospedeiras, sendo uma das principais causas de abandono de tratamento. E, por essa razão, fator relevante para impediência da erradicação da leishmaniose. Sendo assim, o desenvolvimento de novos fármacos é bastante promissor, contribuindo para o controle dessa endemia. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 26 2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1 - Introdução - Parte I 2.1.1 - Alguns aspectos relevantes sobre a resposta imune Ao longo de sua história evolutiva, os animais multicelulares têm sido infectados por microrganismos, desenvolvendo uma série de mecanismos de defesa. Barreiras físicas e químicas, como a pele e superfícies mucosas, confinam os microrganismos às superfícies externas do corpo e, quando os patógenos conseguem romper essas barreiras, são localizados e destruídos pelo sistema imunológico. Cujo objetivo é reconhecer agentes estranhos invasores, com o potencial de causar doença (conhecido como patógeno), impedir sua disseminação e, finalmente, eliminá-los do corpo (PARHAM, 2001). Graças a esse sistema, os animais possuem a capacidade de resistir a quase todos os tipos de microrganismos ou toxinas que tendem a danificar os tecidos e órgãos e ainda, freqüentemente, nos proteger de infecções e de células cancerosas. O organismo humano está continuamente exposto a microorganismos que são inalados, ingeridos ou, entram, frequentemente em contato com a pele e mucosas. A sobrevivência de organismos multicelulares em um mundo repleto de microorganismos depende de um complexo sistema de defesa do hospedeiro, envolvendo uma série de sistemas de interação entre células (PIVARCSI et al., 2005). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 27 2.1.2 - Resposta Imune Inata - Mecanismos Não Específicos A resposta imune contra infecções é iniciada através do reconhecimento de moléculas microbianas por receptores do sistema imune inato. Se a epiderme estiver exposta a injúrias, os patógenos invasores são eliminados primeiramente pelo sistema inato, seguido de reações do sistema imune adaptativo (PIVARCSI et al., 2005). A produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) pelo macrófago representam o poder que essa célula tem na destruição de agentes biológicos causadores de lesão. Células da imunidade inata expressam uma grande variedade de receptores de reconhecimento (“pattern recognition receptors (PRRs)”) como os receptores “Toll-like (TLRs)” e receptores de manose que são ativados pelo reconhecimento de componentes de membrana dos patógenos. Os PRRs são específicos para moléculas associadas dos patógenos (PAMPs - Pathogen-associated molecular pattern), que não apresentam muita variabilidade com a classe dos microorganismos (JANEWAY et al., 2002). Entre os PAMPs estão os Lipopolisacarídeos (LPS) das bactérias gram-negativas; Mannan e Zimosan da parede celular das leveduras e o Lipoarabinomannan (LAM) da parede celular das micobactérias (PIVARCSI et al., 2005). Com o reconhecimento dos PAMPs pelos PRRs iniciam-se várias respostas rápidas do sistema imune inato, como a fagocitose, a produção de compostos antimicrobianos e mediadores inflamatórios, como citocinas e NO, que Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 28 agem matando o microorganismo e com a persistência dos agentes infecciosos, tem-se início uma resposta imune mais eficiente, a resposta imune adaptativa (PIVARCSI et al., 2005). 2.1.3 - Resposta Imune Adaptativa A imunidade adaptativa tem suas respostas induzidas ou estimuladas pela exposição à substâncias estranhas, consiste em reações antígeno-específicas através de linfócitos T e B (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). O primeiro passo crucial na imunidade adaptativa é a ativação e células T "naives" antígeno-específicas pelas células apresentadoras de antígeno especializadas (APCs). Isso ocorre nos tecidos linfóides e órgãos pelos quais passam, constantemente, as células T "naives". A característica mais diferenciada das células APCs é a manifestação de atividades co-estimuladoras, como as moléculas B7-1 e B7-2 . Os três tipos de células que podem atuar como célula apresentadora de antígeno profissional são os macrófagos, as células dendríticas (também derivadas de monócitos) e as células B, cada uma com funções diferentes na indução da resposta imune (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). Os fagócitos, especialmente os macrófagos, respondem a citocinas geradas pelos linfócitos. Os monócitos transformam-se em macrófagos se estimulados por citocinas secretadas pelos linfócitos e, são atraídos por outras citocinas e fatores liberados por células presentes em locais de infecção ativa (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 29 Os linfócitos são as células coordenadoras do sistema imunitário. No entanto, todas as funções dos linfócitos dependem também de células não-linfóides, as células acessórias, que não são específicas para antígenos diferentes. Os fagócitos mononucleares, incluindo os macrófagos, as células dendríticas e várias outras populações celulares como os granulócitos e mastócitos, funcionam como células acessórias. Todo esse processo é controlado por mediadores químicos liberados no local, entre eles moléculas importantes como TNF-α , TGF-β , IL-10, entre outros. (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). Os macrófagos secretam enzimas e radicais livres para destruir invasores e células do hospedeiro se estimulados apropriadamente pelas citocinas liberadas de forma localizada e controlada pelos linfócitos. Os linfócitos são as únicas células imunocompetentes capazes do reconhecimento específico de antígeno (PARHAM, 2001). São morfologicamente homogêneos, mas consistem de subconjuntos distintos, que desempenham diferentes funções e que podem ser distinguidos fenotipicamente. Linfócitos T funcionam como células auxiliares ("T helper" - Th) que com o auxílio de citocinas, ativam o macrófagos para destruir os microrganismos fagocitados e estimulam a produção de anticorpos por linfótitos B. Os linfócitos T subtipo CD4 ainda podem ser divididos em Th1 e Th2 dependendo das citocinas secretadas, provocando respostas de ativação ou inibição celular, respectivamente. Respostas mediadas por linfócitos Th1 produzem , entre outras citocinas, Fator de Necrose Tumoral - TNF-α (Tumor Necrosis Factor), responsável pela ativação dos macrófagos e, posterior fagocitose. Enquanto que Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 30 respostas mediadas por linfócitos Th2, produzem Fator de Crescimento Tumoral TGF-β (Tumor Growth Factor) e Interleucina-10 (IL-10), responsáveis pela inibição da resposta celular (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). Os linfócitos são células que reconhecem e respondem especificamente a antígenos estranhos. No entanto, as fases de reconhecimento e ativação das respostas imunes específicas, dependem de células do sistema inato não linfóides, os fagócitos mononucleares, células dendríticas e outras populações celulares. Estas células atuam de maneira não específica para antígenos diferentes. O sistema mononuclear fagocítico é constituído de células que se originam na medula óssea, são transportadas pela circulação sanguínea e se localizam em diversos tecidos. Após a maturação e subsequente ativação, estas células assumem morfologia variada, mas com uma função em comum, a defesa do organismo através da fagocitose. O sistema mononuclear fagocítico é constituído de monoblastos, promonócitos e monócitos na medula óssea, monócitos no sangue periférico e macrófagos nos tecidos (LASSER, 1983; ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). 2.1.4 - Macrófagos – Origem e Ativação O monócito é uma das células do Sistema Mononuclear Fagocítico que penetra no sangue periférico, depois de deixar a medula óssea, ainda indiferenciada. Esta célula se fixa nos tecidos, amadurece e diferencia-se em macrófago (Figura 3) (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). O macrófago foi descrito por Metchnikoff, no final do século dezenove, como uma célula com capacidade fagocítica, e somente a partir de estudos de Mackaness, nos anos 60, a atividade secretora dessa célula Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 31 adquiriu importância (NORTH, 1978). Os monócitos são células relativamente grandes, que medem entre 25-50µm de diâmetro, com núcleo irregular, possuem um ou mais nucléolos, cromatina pouco condensada, se diferenciando das demais células por ter um citoesqueleto bem desenvolvido, inúmeras projeções citoplasmáticas, grande número de lisossomos, áreas complexo de Golgi e mitocôndrias (AUGER, ROSS, 1992). São o grupo mais importante de células fagocitárias de longa vida, compreendendo a linhagem fagocítica mononuclear, que inclui os monócitos sanguíneos, os fagócitos residentes nos tecidos ou fixados á camada endotelial de capilares sanguíneos e os fagócitos circulantes – pulmonares e peritoneais (ROITT, BROSTOFF, MALE, 1999). Figura 3: Microscopia Óptica de macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue corados por GIEMSA. Ontogeneticamente, os macrófagos são originários de células precursoras do saco vitelínico, migrando para o fígado, baço e medula óssea antes e logo após o nascimento. Nos indivíduos adultos, os macrófagos têm origem em uma célula pluripotente mielóide, presente na medula óssea, a partir da qual são originadas diferentes células progenitoras, entre elas as “unidades formadoras de colônia” de granulócitos e monócitos (CFU-GM) (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). As CFU- Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 32 GM dão origem aos pró-monócitos que já apresentam capacidade de pinocitose e expressam uma série de receptores característicos de macrófagos. Os prómonócitos, por sua vez, dão origem aos monócitos, que saem da medula óssea e ganham a circulação sanguínea. Os monócitos permanecem na circulação por cerca de 1-3 dias, de onde migram para os diversos tecidos, onde se diferenciam e formam uma população residente de macrófagos, com tempo de vida variando entre 2 e 4 meses (NELSON, et al., 1990; NEVEU, 1986). Após penetrar nos tecidos, os macrófagos começam a aumentar de tamanho, e seu diâmetro pode aumentar até cinco vezes, atingindo de 60 a 80µm. Verifica-se, também o desenvolvimento de número extremamente grande de lisossomos no seu citoplasma, conferindo-lhe aspecto de saco repleto de grânulos. Nesse estágio, tornam-se extremamente capazes de combater agentes infecciosos nos tecidos. Os macrófagos estão envolvidos em diversos processos como remodelamento tecidual durante a embriogênese, reparo de ferimentos, remoção de células senescentes após injúrias ou infecções, hemopoiese e homeostase, além de fornecer uma linha de defesa contra invasores microbiais e reconhecer e destruir células tumorais (HONG et al., 2005). Os macrófagos estão também envolvidos em todas as fases das respostas imunes como anteriormente mencionado. Primeiro, eles atuam como um mecanismo protetor rápido capaz de responder antes que ocorra a amplificação mediada pela célula T. Posteriormente, os macrófagos podem tomar parte na iniciação da ativação das células T através do processamento e da apresentação de antígenos. Finalmente, eles são importantes como células inflamatórias, tumoricidas Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 33 e microbicidas na fase efetora da resposta celular, após a ativação mediada por célula T (ROITT et al., 1999). A idéia de que os macrófagos são importantes na resposta imune foi reforçada nos anos 70 quando se descobriu que macrófagos apresentavam moléculas do MHC classe II (Major Histocompatibility Complex Class II), que são necessárias para o reconhecimento de antígenos pela célula T. Mais tarde, descobriu-se que macrófagos podiam produzir moléculas solúveis ou citocinas, chamadas de “fator de ativação de linfócito”, conhecidas agora por interleucina-1 (IL1), as quais podem levar a proliferação linfocitária, em parte pela estimulação de outra citocina, a IL-2, de ativação de células T (WOOD et al., 1993). Entre as células que comumente apresentam antígenos as células T, os macrófagos expressam um baixo nível de moléculas da classe II, até que sejam estimuladas a fazê-lo pelo IFN-γ ou por outras citocinas (ABBAS, LICHTMAN, POBER, 2000). Macrófagos residentes são denominados aqueles que não sofreram nenhum estímulo extracelular. Eles são células menores, quando comparadas à células ativadas, com poucas projeções citoplasmáticas, localizados em diversos tecidos saudáveis, incluindo os macrófagos do tecido conjuntivo (histiócitos), do fígado (células de Kupffer), do pulmão (macrófagos alveolares), dos linfonodos, baço, medula óssea, dos fluidos serosos (macrófagos pleurais e peritoneais), da pele (histiócitos e células de Langerhans), entre outros (HALLIWELL, GUTTERIDGE, 1999). Macrófagos ativados caracterizam-se por apresentarem diversas alterações funcionais, bioquímicas e morfológicas. O termo "macrófago ativado" foi Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 34 introduzido por Mackaness, descrevendo mudanças que levavam o macrófago a aumentar sua resistência a patógenos, inflamações e neoplasias (KLIMP, 2001). As características dos macrófagos ativados foram muito bem definidas já em 1978, por North e colaboradores (KARNOVSKY, LAZDINS, 1978; COHN, 1978). Estas células têm sua atividade metabólica, motilidade e atividade fagocítica rapidamente aumentadas. Os macrófagos ativados são maiores que os não ativados, possuem maior habilidade para se aderir e se distribuir, maior capacidade de endocitose e fusão de lisossomos com vacúolos endocíticos, aumento da expressão e secreção de enzimas lisossomais e fatores de crescimento, aumento do consumo de oxigênio e produção de grandes quantidades de intermediários reativos do oxigênio (ROS) e do nitrogênio (RNS). Estas características lhes conferem eficiência na destruição de patógenos e células tumorais (NORTH, 1978; LASSER, 1983; ERWIG et al., 1998; KLIMP, 2001). Os macrófagos podem exercer a função de defesa de maneira indireta, em atividades anti-tumorais e microbicidas, através da secreção de citocinas ou apresentação de antígenos, regulando o sistema imune (KLIMP et al., 2001). Uma grande variedade de citocinas é secretada pelos macrófagos. As interleucinas IL-1, IL-6, IL-8 e o fator de necrose tumoral (TNF) são secretadas por macrófagos, modulam respostas imunes inatas e sinalizam linfócitos T, via IL-10, IL-12 e IL-18, a iniciar respostas específicas contra patógenos intra e extracelulares. Os linfócitos T por sua vez, liberam a principal molécula estimuladora de macrófagos, o IFN-γ (MURTAUGH, FOSS, 2002). Os macrófagos podem ainda exercer a função de defesa de maneira direta, envolvendo liberação de vários mediadores inflamatórios, como o TNF-α, IL-1, eicosanóides, ROS e RNS. Os produtos de oxigênio e Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 35 nitrogênio produzidos pelos macrófagos, de ação citotóxica, incluem o peróxido de hidrogênio (H2O2), o ânion superóxido (O2-), o radical hidroxil (OH-), o óxido nítrico (NO) e o peroxinitrito (OONO-) (NATHAN 1987; VANE et al., 1994; KLIMP et al., 2001; FORMAN, TORRES, 2001). Espécies reativas do nitrogênio (RNS), como Óxido Nítrico (NO) e peróxinitrito (ONOO-), também podem agir como segundo mensageiro modulador das vias de sinalização redox em macrófagos podendo participar de processos sinalizadores (FORMAN, TORRES, 2001). ROS e NO podem interagir de diferentes maneiras e agir sinergicamente causando citotoxicidade. Os radicais NO e O2reagem para formar peroxinitrito (ONOO-), um poderoso oxidante o qual é capaz de nitrar proteína, enfraquecendo, desse modo, a atividade de diferentes enzimas mitocondriais, levando a uma diminuição nos níveis de energia (CADENAS, CADENAS, 2002). Para a proteção dos macrófagos contra esses produtos tóxicos, os mesmos são estocados em vesículas, que podem ser colocados em contato com os fagossomos, onde estará o material que foi ingerido (PLAYFAIR, 1995). 2.1.5 - Macrófagos: Sistema Endossomal e Apresentação de Antígeno Após o reconhecimento, os macrófagos internalizam, processam, digerem e apresentam o antígeno aos linfócitos, que vão produzir moléculas que vão desencadear respostas em outras células, inclusive nos macrófagos, ativando-os, ou seja, potencializando sua ação (STITES, TERR, PARSLOW, 2000). O processo de apresentação de antígeno envolve a ligação de peptídios antigênicos à moléculas Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 36 MHC II. Após a internalização dos antígenos por endocitose, complexos peptídios/MHC II serão formados em diversas vesículas do sistema endossomal/lisossomal, principalmente nos compartimentos tardios. Os fagossomas por si só possuem pequena atividade microbicida, e participarão de um processo de maturação que envolve uma série de complexos eventos de fusão de endossomas e lisossomas para a formação de fagolisossomas. A maturação do fagossoma resulta numa forte acidificação intravesicular, atividade proteolítica lisossomal e geração de ROS (UNDERHILL, OZINSKY, 2002). 2.1.6 - Óxido Nítrico Nos últimos anos vários estudos experimentais tem sido realizados demonstrando as diversas funções e importantes papéis do óxido nítrico (NO). Entretanto a definição do papel do NO hoje, retrata as importantes descobertas do passado. Em 1818, Prout mensurou uma grande quantidade de nitrato em pacientes febris. Esta nova área de descoberta teve uma pausa de 163 anos antes de ser retomada, quando em 1981 Tannenbaum e colaboradores detectaram no balanço nitrito/nitrato da urina de voluntários humanos, o aumento na excreção de óxidos de nitrogênio nesses pacientes (GREEN et al., 1981). Ainda em 1981, Green e colaboradores utilizaram ratos germ-free para demonstrar que a fonte desses óxidos de nitrogênio era o hospedeiro e não a sua flora (GREEN et al., 1981). Trabalhando com camundongos tratados com lipopolisacarídeo (LPS) ou infectados com o Mycobacterium bovis BCG (Bacilo de Calmette & Guérin), Stuehr e Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 37 Marletta, em 1985, identificaram o macrófago como sendo a célula produtora de NO (STUEH, MARLETTA, 1985). Em 1987, MIWA e colaboradores, provaram que o NO era uma molécula importante como intermediária para o relaxamento de endotélios (MIWA et al., 1987). No mesmo, ano Hibbs e colaboradores associaram esta molécula com a morte de tumores. Enquanto outros autores atribuíram ao NO o papel principal no controle do tônus vascular (HIBBS et al., 1987; PALMER et al., 1987; IGNARRO et al., 1987). O NO tem diversos papéis fisiológicos, incluindo: a) relaxamento do músculo liso; b) inibição de agregação e adesão de plaquetas; e c) a morte de patógenos (BROWN et al., 1998). Em sistemas biológicos, o NO é sintetizado a partir da L-arginina por indução de diferentes isoenzimas óxido nítrico sintase (NOS) (Figura 4). Duas destas são constitutivamente expressas em células do endotélio vascular (eNOS ou NOS tipo III) e em neurônios (nNOS ou NOS tipo I), enquanto que a expressão da terceira isoenzima (iNOS ou NOS tipo II) é induzida, em uma variedade de células, por moléculas produzidas por bactérias Gram-negativas (endotoxinas) e bactérias Gram-positivas. eNOS e nNOS são, transitoriamente, ativadas em resposta ao aumento intracelular dos níveis de cálcio e estão envolvidas na regulação das funções fisiológicas, enquanto que iNOS é expressa e continua ativa durante inflamações, onde está envolvida na defesa do hospedeiro contra patógenos. iNOS tende a produzir altas concentrações de NO na célula, que possui um papel anti- Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 38 inflamatório, por suprimir infecções bacterianas e acentuar recrutamento de leucócitos (CADENAS, CADENAS, 2002). L-Arginina L-Citrulina + NO NO-sintase _ L-NAME Figura 4: Síntese do Óxido Nítrico (MONCADA et al., 1991). Resultados de diversos experimentos indicam a possibilidade de que a produção de NO em excesso, diminui a expressão da enzima iNOS para prevenir autotoxicidade celular. Um possível mecanismo para esse “feedback” inibitório da síntese da proteína iNOS pelo NO pode ser atribuído a fosforilação mediada por NO de uma molécula regulatória chave na maquinária transducional (HAN et al., 2001). O NO é uma molécula única, com propriedades neurotransmissoras e com várias e importantes funções no organismo. Depois de produzido, o NO, de natureza gasosa, se difunde rapidamente sem ser estocado, apresentando tempo de meia vida curta e, por esta razão, a sua quantificação direta é muito difícil. Quando gerado em alta concentração ele apresenta um importante papel na citotoxicidade e inflamação (MONCADA et al., 1991). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 39 O NO escapa através da membrana celular podendo difundir-se pelas proximidades podendo atravessar outras membranas celulares afetando outras células sem a necessidade de receptores de superfície. Trata-se, portanto, de uma molécula-sinal que pode ser liberada por uma célula, desde que esta apresente a enzima NO-sintase (MONCADA et al., 1991). Em macrófagos a NO-sintase é de forma induzida, ou seja, os macrófagos não estimulados não apresentam essa enzima. No entanto, a ativação celular dos macrófagos se acompanha com o aparecimento da enzima NO-sintase induzida (iNOS) (MONCADA et al., 1991). E a produção de NO pelo macrófago representa o poder que essa célula tem na destruição de agentes biológicos causadores de lesão. No sistema imunológico, um grande número de citocinas tem um importante papel tanto no desenvolvimento de um sistema imunológico funcional quanto na resposta do organismo contra infecções produzidas por diferentes patógenos (HOLLOWAY, SHANNON, 2001). Dentre estas citocinas podemos citar: TNF-α α : está envolvido no processo de inflamação sistêmica e atua na fase aguda da reação imunológica, modulando apoptose, proliferação celular, diferenciação, inflamação e replicação viral. Ele participa na defesa do hospedeiro contra patógenos, e modula a resposta imune por ativar a produção de outras citocinas regulatórias como IL-1, IL-6, IFNs, fatores de crescimento e fatores estimuladores de colônia de granulócito e monócitos (HONG et al., 2005). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 40 TGF-β : apresenta funções importantes no controle de proliferação e diferenciação celular. Ele atua sobre o ciclo celular durante a apoptose e doenças como o câncer, e induzindo ações de inibição da resposta imunológica. (DAOPIN et al., 1992). IL-10 : produzida por monócitos ativados, mastócitos e células B, apresenta potente perfil antiinflamatório e desempenha múltiplas ações de inibição das citocinas de ação pró-inflamatórias de monócitos e macrófagos ativados; além da inibição tanto da proliferação das células B quanto da secreção de imunoglobulinas. 2.1.7 - Interação de M. leprae com macrófagos e citocinas (TNF-α α, TGF-β e IL-10). Componentes presentes na membrana de micobactérias, como o lipoarabinomanan, foram descritos como sendo um importante indutor da liberação de TNF-α pelas células do sistema fagocitário (MORENO et al., 1989). Estudos envolvendo macrófagos e o Mycobacterium tuberculosis demonstraram que essa bactéria é eliminada do organismo em ambientes com alta concentração de TNF-α nas lesões da tuberculose. Estes dados sugerem que a toxicidade desta bactéria está relacionada à produção de TNF-α liberado pela própria célula fagocitária em resposta a componentes de membrana da micobactéria (ex.: lipoarabanimanan). Assim o TNF-α parece estar intimamente ligado a imunopatologia na tuberculose, sendo responsável pelo aparecimento de necrose nas lesões dessa doença. Aparentemente a infecção por M. tuberculosis causa o Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 41 aumento da liberação e dos efeitos tóxicos do TNF-α em detrimento da eliminação da bactéria no hospedeiro (FILLEY, ROOK, 1991 ; ROOK et al., 1990). Em 1995 KHANOLKAR-YOUNG e colaboradores demonstraram que os níveis de TNF-α mRNA e da proteína TNF-α encontram-se mais elevados em episódios reacionais de nervos do que em episódios reacionais na pele. Em ambos, os níveis de TNF-α mRNA encontram-se mais elevados que os da proteína TNF-α, refletindo a rápida degradação dessa molécula na situação dinâmica da doença. Esse tipo de episódio reacional que ocorre na lepra é um exemplo clássico de lesão tecidual local gerada pela produção de TNF-α no local de infecção, demonstrando que o TNF-α apresenta um papel importante na patologia de nervo e pele provocada por M. leprae. A síntese local de TNF-α é então um componente crítico para o isolamento da bactéria no local da lesão (BARNES et al., 1990; KHANOLKAR-YOUNG et al., 1995). A liberação de TNF-α apresenta um papel crucial para formação de granuloma, contribuindo para proteção do organismo. Entretanto também é um importante mediador da lesão tecidual local provocada por microorganismos. O trabalho publicado por HAGGE e colaboradores em 2004 aponta que os níveis de TNF-α estão aumentados em camundongos nu/nu infectados com M. leprae, de forma análoga ao descrito por MOURA et al., 2007, e SARNO et al., 1991, que encontraram um aumento na concentração de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos de pacientes com hanseníase (KINDLER et al., 1989; ROOK, ATTIYAH, 1991 ; KANEKO et al., 1999 ; BEAN et al., 1999; HAGGE et al., 2004). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 42 TGF-β é outra importante molécula que atua como uma potente citocina pró-inflamatória e imunosupressiva, tendo efeitos sobre o crescimento celular e a diferenciação das células. TGF-β atua na supressão da resposta de células T, inibindo a expressão tanto de IFN-γ como de IL-2, além de apresentar a habilidade de inibir a atividade de macrófagos pela supressão da produção de ROS e de RNS, entre eles o óxido nítrico, permitindo a progressão de algumas infecções (WAKEFIELD et al., 1988 ; ESPEVICK et al., 1987; TSUNAWAKI et al., 1988 ; DING et al., 1990; D'ANGEAC et al., 1991). Em 2000, GOULART e colaboradores estudando cultura de macrófagos humanos de pacientes com lepra concluiram que a concentração de TGF-β em pacientes com o tipo lepromatoso da doença encontra-se mais elevado em comparação com pacientes com a forma tuberculóide da hanseníase. Os autores sugeriram então que o TGF-β estimula a resposta do tipo Th2 e efeitos imunosupressivos na presença de M. leprae. Esses resultados também foram observados por KISZEWSKI e colaboradores em 2003, onde a produção de TGF-β foi mais elevada em biópsias de pele de pacientes com a forma lepromatosa da hanseníase, em comparação com a forma tuberculóide. A menor expressão de TGF-β na forma tuberculóide da doença poderia ser então o fator responsável pela indução da expressão de TNF-α e a formação de fibrose. IL-10 é uma citocina produzida por macrófagos com atividade antiinflamatória e imunosupressora potente, que apresenta um papel importante inibindo Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 43 as funções de APCs e a produção de citocinas por macrófagos e células dendríticas. A IL-10 também reduz a produção de citocinas pró-inflamatórias liberadas por mastócitos, além de inibir as funções e a atividade de eosinófilos. Resultados publicados por WU e colaboradores (2007), indicam uma associação entre o aumento de liberação da citocina IL-10 com a diminuição de reações alérgicas, devido a inibição de outros tipos celulares (MOORE et al., 2001 ; REDDY et al., 2001; MOSSER 2003; AKDIS et al., 2004 ; VERRECK et al., 2004). Entre outras funções, IL-10 inibe a expressão de moléculas de superfície como MHC classe II, enzimas como a NO sintase (NOs), e diminui a expressão dos receptores de TNF-α. Estudos têm demonstrado a IL-10 como um importante regulador da inflamação em diversas doenças inflamatórias, incluindo a septicemia. Em trabalho publicado por REDDY e colaboradores em 2001, foi demonstrado que a inibição da função de macrófagos alveolares está ligada ao aumento de produção de IL-10 pelas células do sistema imune (KASAMA et al., 1994; LEEUWENBERG et al., 1994; STANDIFORD et al., 2000). Em trabalho publicado por MOURA e colaboradores (2007), o aumento na produção da citocina IL-10 foi observado no sobrenadante de cultura de células isoladas de biópsia de pele de pacientes com lepra. Com este trabalho MOURA e colaboradores demonstraram também uma menor produção de óxido nítrico nessas culturas estimuladas com IL-10. Os resultados de aumento da produção de IL-10 foram confirmados e também apresentados por GOULART et al., 2000, e ADAMS et al., 2001. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 44 2.1.8 - Interação de L. amazonensis com macrófagos e citocinas (TNF-α α, TGF-β e IL-10). Os macrófagos desempenham um importante papel contra Leishmania, tanto como principal célula hospedeira, quanto atuando na apresentação de antígenos para as células T (ANTOINE et al., 1991; PRINA et al., 1993). Os macrófagos produzem citocinas que direcionam a resposta para perfil Th1 ou Th2, modulando a resposta imune e influenciando na sobrevivência do parasita intracelular, além de NO e ROS que atuam de forma sinérgica e tóxica para o parasita (GREEN et al., 1990; MAUEL et al., 1991; ASSREUY et al., 1994; MOSSER et al., 1999). Gomes e colaboradores investigaram a susceptibilidade de macrófagos de camundongos CBA/J a infecção com L. amazonensis e L. major , demonstrando um aumento na expressão de RNAm TNF-α no processo de infecção em comparação com as culturas controle (GOMES et al., 2003). A importância da citocina TNF-αna infecção por L. amazonensis ainda não está completamente avaliada, sendo ainda o controle da leishmaniose uma questão controversa (NASHLEANAS et al., 2000). Trabalhos citados na literatura concluem que o aumento da atividade leishmanicida dos macrófagos acontece devido ao aumento da produção de TNF-α, que atua dentre outras formas como segundo mensageiro. Esse aumento da produção de TNF-α é responsável pela ativação do macrófago e conseqüente morte do parasita intracelular (GOMES et al., 2003 ; MARTIN et al., 1994 ; KAMIJO et al., 1994 ; THEODOS et al., 1991). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 45 Gomes e colaboradores investigaram também o papel das citocinas TGFβ e IL-10 que estão implicadas nas respostas com perfil Th2, no processo de infecção de macrófagos de camundongos CBA/J com L. amazonensis. TGF-β é uma potente citocina que suprime a expressão da enzima NO-sintase indutível (iNOS). Os autores mostraram que a concentração de TGF-β e a expressão de RNAm TGFβ levemente aumentada nos sobrenadantes das culturas em comparação com as culturas controle. Os estudos presentes na literatura mostram um efeito paradoxal da citocina TGF-β, podendo atuar promovendo ou suprimindo o desenvolvimento de resposta com perfil Th1 (SWAIN et al., 1991; BARRAL et al., 1993; SCHMITT et al., 1994; HOEHN et al., 1995; BARRAL et al., 1995; GANTT et al., 2003). Segundo Barral-netto e colaboradores citocinas como TGF-β , IL-10 e IFN-γ, influenciam a replicação de Leishmania no interior de macrófagos (BARRALNETO et al., 1994). TGF-β é uma citocina multipotencial com diversos efeitos nas células do sistema imune, incluindo a inibição da ativação dos macrófagos. A infecção de macrófagos com Leishmania induz a produção de TGF-β. Culturas de macrófagos humanos e de camundongos tratados com TGF-β recombinante apresentaram um aumento da replicação do parasita no interior das células. Da mesma maneira, a administração de TGF-β exógeno in vivo promove a exacerbação da infecção, tendo este um importante papel na modulação da resposta imune tanto nos homens quanto em camundongos, e sendo, provavelmente, seu aumento, um importante mecanismo de escape do parasita (BARRAL-NETTO et al.,1992). Da mesma maneira Wilson e colaboradores demonstraram que os níveis de TGF-β estavam aumentados no fígado de camundongos BALB/c durante a Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 46 infecção com L. chagasi (WILSON et al., 1998). Outros trabalhos mostraram ainda o aumento na produção de TGF-β em cultura de macrófagos humanos em interação com L. chagasi, fato que pode garantir a sobrevivência do parasita (GANTT et al., 2003). A expressão de RNAm IL-10 já foi detectada após 72 horas de infecção de macrófagos de camundongos CBA/J com L. amazonensis e L. major (GOMES et al., 2003). A expressão de RNAm IL-10 foi 3 vezes maior nas culturas de macrófagos infectados com L. major do que com L. amazonensis. Observou-se que no contexto de resposta Th2, nas células infectadas com L. amazonensis, a produção de IL-10 pode exacerbar a infecção, concluindo-se que ambas as citocinas TGF-β e IL-10 não são os fatores determinantes do processo de infecção. O aumento na produção de IL-10 em células infectadas também foi observado em trabalhos de outros autores (LI et al., 1996; BARRAL et al., 1993). IL-10 foi relatada como sendo uma citocina Th2 na progressão da doença na leishmaniose visceral (KARP et al., 1993), e que pode apresentar um importante papel na susceptibilidade na leishmaniose visceral experimental, onde o aumento na expressão de RNAm IL-10 nos tecidos, durante a infecção, aumenta a susceptibilidade a doença (MELBY et al., 1998; GOTO et al., 2004). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 47 2.1.9 - Interação de F. solani com macrófagos e citocinas (TNF-α α, TGF-β e IL-10) Tanto os macrófagos como os leucócitos polimorfonucleares apresentam um papel essencial na eliminação de microorganismos. Tem sido constatado que os polimorfonucleares inibem o crescimento das hifas, enquanto que os macrófagos são capazes de impedir a germinação dos conídios e o crescimento das hifas (NELSON et al., 1994; TZIANABOS, 2000 ; MONZÓN, TUDELA, 2001). Ocasionalmente, Fusarium causa infecções superficiais e subcutâneas em indivíduos normais, chamadas fusarioses, sendo classificadas no grupo das hialohifomicoses. Além disso, infecções graves causadas por esses microorganismos em pacientes imunodeprimidos são cada vez mais freqüentes, e por isso sua importância como fungo causador de infecção oportunista tem crescido exponencialmente. O Fusarium está sendo atualmente classificado como novo agente emergente causador de micoses superficiais e sistêmicas em pacientes com déficit no sistema imunológico (SHAYKH et al., 1977; ANAISSIE et al., 1986; ALVAREZ-FRANCO et al., 1992; GUARRO, GENÉ, 1995; VENDITTI et al., 1998; GROLL, WALSH, 2001). As características mais comuns encontradas nas lesões cutâneas envolvendo Fusarium são o aparecimento disseminado de nódulos na pele, fungemia, abrangendo diversos órgãos. O comprometimento da pele ocorre em cerca de 80% dos casos de infecção disseminada, o que torna essas lesões de extrema importância por estarem acessíveis para biópsia e cultura, permitindo o diagnóstico da fusariose (NUCCI, ANAISSE, 2002). O fungo tem a capacidade de Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 48 invadir a parede do vaso sanguíneo, causando dano ao tecido e posterior necrose, possivelmente mediada por TNF-α, sendo então disseminado pelo organismo rapidamente. O tratamento e o prognóstico estão intimamente ligados ao grau de invasão e ao estado imunológico do paciente infectado, estando mais susceptíveis pacientes imunocomprometidos, como portadores do HIV e pacientes transplantados. O somatório desses fatores denota a importância da descoberta de novos métodos de diagnóstico e tratamento da fusariose (ANAISSIE et al., 1986; ANAISSIE et al., 1988; GUARRO, GENÉ, 1995; GUPTA et al., 2000; NUCCI, ANAISSIE, 2007; KAUFFMAN, 2006). Atualmente a identificação de membros do gênero Fusarium é baseada nas características morfológicas da colônia e características microscópicas, na qual se inclui a produção de macroconídios – conídios multiseptados em formato de foice (Figura 5). A utilização de PCR (Reação da Polimerase em Cadeia) como método de identificação desses fungos constitui uma maneira rápida, porém de elevado custo para sua utilização na rotina laboratorial (SNYDER, HANSEN, 1940; HUE et al., 1999). Figura 5 - Conídios multiseptados de Fusarium corados por azul de algodão. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 49 Muitas espécies de Fusarium requerem condições específicas para crescerem adequadamente enquanto outras sofrem mutação rapidamente. O que explica a diversidade de classificações e espécies descritas por diversos autores (NELSON et al., 1994; MONZÓN e TUDELA, 2001). Algumas Fusarioses já foram descritas com alto índice de morbidade e mortalidade, especialmente por insuficiência no diagnóstico, estando comumente envolvida a espécie F. solani. Desde que a infecção por esse fungo pode ser confundida com aspergilose, muitos pacientes são usualmente tratados com anfotericina B, um agente com baixa atividade contra fusariose. Consequentemente, o diagnóstico precoce da fusariose é de suma importância. Apesar do crescente número de publicações a respeito de infecções fatais por esse fungo, o conhecimento de sua patogênese é muito escasso. Também já foram descritos casos de doença de base hematológica onde pacientes desenvolveram infecções por Fusarium durante o curso da doença (ENGELHARD et al., 1993; VIVIANI et al., 1991; UZUN et al., 1995; BOUTATI, ANAISSIE, 1997). Estudos têm demonstrado que a micotoxina fumonisina produzida pela espécie Fusarium moniliforme altera a proliferação e induz a apoptose e necrose em diferentes tipos celulares em cultura, além de afetar o fígado e os rins de roedores. Os resultados indicam que a micotoxina produzida pelo Fusarium provoca o aumento da expressão do fator de necrose tumoral (TNF-α) nesses tecidos, uma importante citocina pró-inflamatória, responsável pelo aparecimento da lesão celular e dos efeitos tóxicos nas células animais (TOLLESON et al., 1996; DUGYALA et al., 1998; CIACCI-ZANELLA, JONES, 1999; MOBIO et al., 2000; HE et al., 2001). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 50 Em trabalho publicado em 1999, por Lemmer e colaboradores observaram também o aumento progressivo na expressão do gene de TGF-β no fígado de camundongos infectados com F. moniliforme, um importante produtor da micotoxina fumonisina indicando que este fungo é capaz de induzir o aumento da produção desta citocina. O aumento na expressão de TGF-β pelos hepatócitos dos camundongos parecia estar relacionado a apoptose e a fibrose observadas no tecido hepático destes animais (SANDERSON et al., 1995; LEMMER et al., 1999). Em 2002, Theumer e colaboradores demonstraram que o tratamento de cobaias com a micotoxina fumonisina produzida por espécies do gênero Fusarium, produziu a liberação de uma menor concentração da citocina IL-10 no sobrenadante da cultura de macrófagos de camundongo. Esses resultados sugeriram que o processo inflamatório em animais deficientes na produção de IL-10 pode ter uma resposta imune descontrolada, e consequentemente pode produzir alterações morfológicas em órgãos como o intestino dessas cobaias (CHEN, ZLOTNIK, 1991; THEUMER et al., 2001). Tomados juntos todos esses dados, mencionamos primeiramente que, atividade antimicrobiana de alguns tipos celulares é atribuída à fagocitose e produção de NO (CSATO et al., 1987; CSATO et al., 1990). NO é um radical livre e tem pronunciada atividade antimicrobiana contra vírus, bactéria, protozoários e fungos (DE GROOTE et al., 1995). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 51 2.2 - Introdução - Parte II Observação relevante: Esta parte da dissertação se iniciou com um trabalho de revisão recente publicado pelo nosso grupo, onde eu me insiro como co-autor (Anexo 1): SANTOS, D.O.; COUTINHO, C.E.R.; MADEIRA, M.F.; BERNARDINO, A.; BOURGUIGNON, S.C.; TONIONI, R.; CORTE-REAL, S.; PINHO, R.; RANGEL, C.R.; CASTRO, H.C. Leishmaniasis treatment - A challenge that remains: a review. Parasitology Research. 103:1-10, 2008. 2.2.1 - Tratamento da Leishmaniose: ainda um desafio Das doenças emergentes na atualidade, as causadas por protozoários têm um papel de destaque. Dentre elas, a leishmaniose, cujo agente etiológico pertence ao gênero Leishmania, tem apresentado um considerável grau de morbidade e mortalidade. Esta doença afeta cerca de 12 milhões de pessoas em 88 países, principalmente nos trópicos e sub-trópicos e com incidência anual de aproximadamente dois milhões de novos casos, estando cerca de 350 milhões de pessoas vivendo em áreas endêmicas (KUHLENCORD et al., 1992; MUKHOPADHYAY et al., 2000; DELORENZI et al., 2001; KAYSER et al., 2001; WENIGER et al., 2001; WHO, 2001; TIUMAN et al., 2005). A Leishmania é um protozoário que no hospedeiro mamífero é parasito intracelular obrigatório e pode determinar patologias que variam da forma cutânea à visceral, dependendo da espécie de Leishmania e da resposta imune do hospedeiro (GREEN et al., 1990; KUHLENCORD et al., 1992; MANIERA et al.,1992; CORTEDissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 52 REAL et al., 1995; ESCOBAR et al., 2001; MURRAY et al., 2003; SERENO et al., 2005; HESPANHOL et al., 2005). A forma tegumentar ou Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA) tem aumentado nos últimos 20 anos em praticamente todos os estados brasileiros, tendo ocorrido surtos epidêmicos nas regiões Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e, mais recentemente, na região amazônica, relacionados ao processo predatório de colonização. Historicamente, a leishmaniose tegumentar americana tem sido uma doença rural afetando fazendeiros, militares e outros habitantes ou trabalhadores de áreas rurais contudo esse perfil epidemiológico tem se modificado sendo encontrada transmissão da doença na interface entre regiões rurais e peri-urbanas entre pessoas de todas as idades e ambos os sexos (DELORENZI et al., 2001; WENIGER et al., 2001; GONTIJO et al., 2003; GONTIJO et al., 2004; PAL et al., 2004; OLIVEIRA et al., 2004). A leishmaniose pode ser causada por diversas espécies como L. (Viannia) brasiliensis, L. (Viannia) guyanensis, L. (Viannia) naiffi, L. (Viannia) shawi, L. (Viannia) lainsoni, L. (Leishmania) amazonensis, L. (L. mexicana), L. (V.) panamensis, L. Pífanoi, L. lindenbergi, L. colombiensis e L. venezuelensis. As espécies envolvidas na infecção dependem da distribuição geográfica e a patologia se apresenta como ulcerações simples ou difusas na pele, principalmente na face, levando à mutilação e desfiguração do indivíduo afetado. A doença pode regredir espontaneamente ou evoluir, sendo assim necessária a implantação de um tratamento (Grimaldi et al., 1991; Kreutzer, et al., 1991; Bonfante-Garrido et al., 1992; Silveira et al., 2002; Sereno et al., 2005; Tempone et al., 2005). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 53 A Leishmaniose Visceral (LV) ou Calazar é mais grave que a leishmaniose cutânea (LC) e pode ser causada por L. (Leishmania) donovani e L. infantum (semelhante à Leishmania chagasi no Brasil). Estes agentes acometem cerca de quinhentas mil pessoas por ano, com importantes focos na Índia, Sudão e países Latino-Americanos. O agente afeta principalmente fígado e baço, determinando uma hepatoesplenomegalia e consequentemente perda de função, além de outras alterações graves que podem ser fatais se um tratamento eficaz não for estabelecido. Este quadro é mais grave em pacientes imunodeprimidos, como no caso dos portadores do HIV e transplantados, nos quais a Leishmania se apresenta como um importante agente oportunista, determinando formas clínicas incomuns e resistentes aos tratamentos utilizados, o que também ocorre na forma tegumentar da doença (COURA et al.,1987; SOONG et al., 1995; CARVALHO et al., 2000; DEY et al.,2000; DESJEUX et al.,2001; ESCOBAR et al., 2001; WENIGER et al., 2001; MURRAY et al., 2003; GONTIJO et al., 2004; CROFT et al., 2006). A imunodepresssão devido a transplante de órgãos e a infecções virais como, por exemplo, pelo HIV, têm levado a um número aumentado de casos de leishmaniose visceral (LV) em países em que esta doença era rara como França, Itália, Espanha e Portugal (DESJEUX et al., 2003). A imunossupressão, tanto em pacientes com HIV, como a provocada pelos medicamentos utilizados no tratamento de pacientes transplantados, podem exacerbar infecções ocultas ou alterar os sintomas clínicos mais comuns associados com algumas espécies de Leishmania, como L. (Viannia) braziliensis que pode causar infecções viscerais ou lesões de pele disseminadas em pacientes HIV positivos. Os níveis de transmissão também podem ser aumentados quando o inseto vetor se alimenta em pacientes imunodeprimidos Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 54 com elevada parasitemia (COURA et al., 1987; SILVA et al.,2002; MORALES et al., 2003). A transmissão da leishmaniose ocorre através de insetos hematófagos vetores dos gêneros Phlebotomus, no velho mundo, e Lutzomyia, no novo mundo. A Leishmania se replica no trato digestivo dos vetores e os parasitas são transmitidos ao hospedeiro mamífero quando eles realizam o repasto sanguíneo. Nos vetores as espécies de Leishmania se apresentam na forma promastigota, que têm forma alongada, possuem flagelos e são extracelulares. Nos hospedeiros mamíferos as Leishmanias se encontram na forma amastigota que é arredondada, e intracelular (Figura 6) (CHANG et al., 1990; GREEN et al., 1990; WENIGER et al., 2001; RITTING et al., 2000; GONTIJO et al., 2003). A B Figura 6: A- Promastigotas de Leishmania amazonensis (x1000); B- Amastigota infectando macrófago. (x1000). A multiplicação destes parasitas ocorre no interior dos macrófagos, que são seus principais alvos. Através da lise dos macrófagos e da refagocitose ocorre a disseminação da Leishmania pelo organismo. Entretanto o estabelecimento da doença depende do sucesso do parasito em se diferenciar para a forma amastigota Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 55 e se multiplicar no interior do macrófago (Figura 7) (BOGDAN, et al., 1996; CHANG et al.,1990; KAYSER et al., SERENO et al., 2005). Figura 7: Ciclo de vida de Leishmania sp. causando leishmaniose (World Health Organization - 2001). As drogas utilizadas atualmente para o tratamento das leishmanioses ainda apresentam alguns problemas, seja por sua alta toxicidade com diversos efeitos colaterais, e pela ocorrência de resistência por parte dos parasitos que vem aumentando gradativamente ao longo dos anos, pela dificuldade de sua via de administração ou pelo alto custo das composições que se encontram disponíveis (YARDLEY et al., 2002; SINGH et al.,2004). O tratamento primário para a leishmaniose consiste no uso de antimonial pentavalente, existente sob as formas stibogluconado de sódio e antimoniato de Nmetilglucamina, que vêm sendo usados desde os anos 40 (BERMAN et al., 1988; OLLIARO et al.,1993; RAHT et al., 1993). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 56 Em alguns casos, outras drogas, como a Pentamidina, Anfotericina B e Paromomicina são utilizadas, como uma opção aos casos de resistência; porém, estas possuem uma severa toxicidade para o hospedeiro. Recentemente, também sido descritos casos de resistência à pentamidina. Além desses fatores, há ainda dificuldades no tratamento de pacientes imunocomprometidos, como os portadores de HIV, nos quais as drogas convencionais são menos eficazes, sendo necessárias altas doses e tempo prolongado de tratamento para evitar recidiva (RAMOS et al., 1990; KUHLENCORD et al., 1992; ESCOBAR et al.,2001; BRAY et al., 2003; ROSA et al., 2003). 2.2.2 - Novas alternativas: Associação de drogas com lipossomas Uma das alternativas utilizadas para reduzir os efeitos indesejáveis de algumas drogas usadas no tratamento da Leishmaniose é a ligação destas a lipossomos, pois reduz a toxicidade e aumenta a concentração nos tecidos e consequentemente sua eficácia. Uma hipótese do mecanismo de ação destes lipossomos contra o parasito seria a interação com sua membrana, inibindo o consumo do oxigênio. Segundo Dey e colaboradores, lipossomos consistindo de Estearilamina (SA) e Fosfatidilcolina (PC) que são citotóxicos para outras espécies de protozoários quando testados em culturas de macrófagos e camundongos Balb/c infectados com L. donovani, apresentaram não só citotoxidade contra ambas as formas promastigotas e amastigotas, mas também efeito terapêutico para infecções recentes e já estabelecidas, marcada redução dos parasitos no fígado e baço dos camundongos infectados e significante redução da hepatoesplenomegalia, sem Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 57 causar efeitos tóxicos às células do hospedeiro (DEY et al., 2000; DESJEUX et al., 2003; GONTIJO et al., 2003; ROSA et al., 2003). A Anfotericina B, substância utilizada para o tratamento de pacientes com calazar que são clinicamente resistentes à pentamidina, é um composto que se liga preferencialmente ao ergosterol na membrana plasmática de Leishmania, porém de forma menos extensa também ao colesterol nas células humanas levando a formação efeitos tóxicos. Visando suplantar esses efeitos tóxicos existem no mercado algumas formulações associando anfotericina B a lipídios (Ambisome, o Abelcet e o Amphotec), porém estes medicamentos possuem um custo de produção elevado, dificultando sua utilização em países mais pobres (GOLENSER et al., 1999). Há estudos que visam o desenvolvimento de métodos mais baratos de produção destas drogas como o de Larabi e colaboradores que testaram uma formulação com uma composição lipídica semelhante à do Abelcet, porém, com forma e tamanho diferentes, o que pode influenciar a liberação e atuação da droga no organismo, além de um processo de produção mais simples e barato. Eles observaram que a nova formulação foi 27% mais eficaz e menos tóxica que o Abelcet in vivo e in vitro. A mesma formulação foi menos eficaz que o Ambisome, no entanto, o seu custo de produção é bem menor do que o desta droga, sendo uma opção de tratamento menos onerosa. Estes resultados mostram que a inclusão de drogas como a Anfotericina B ou mesmo a Pentamidina nestas vesículas pode ser uma alternativa no tratamento da Leishmaniose pela atuação sinérgica destas substâncias (LARABI et al., 2003). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 58 Estes mesmos lipossomos também podem ser utilizados em combinação com o Antimônio Gluconato de Sódio (SAG) para aumentar sua eficácia como descrevem Pal, Ravindran e Ali, que testaram a combinação PC-AS + SAG, em dose única, contra a infecção de L. donovani em macrófagos in vitro e observaram uma eficácia maior do que a monoterapia com SAG (Antimônio Gluconato de Sódio). Em camundongos verificaram ainda que a combinação reduziu os parasitos em 98% no fígado e 97% no baço, contra 76 e 65% da monoterapia, sem apresentar efeitos tóxicos e que três meses após o tratamento eliminou totalmente os parasitos dos órgãos analisados morfologicamente (PAL et al., 2004). Segundo Golenser e colaboradores a conjugação também pode ser feita com um carreador polimérico, com o mesmo objetivo de redução da toxicidade e melhora do efeito da droga, só que através do aumento da solubilidade na água, do tempo de circulação no organismo e acúmulo nos tecidos lesados que são promovidos por este tipo de conjugação. Eles observaram que a associação da Anfotericina B com o Arabinolactam, um polissacarídeo solúvel em água, foi mais eficaz no tratamento de infecção recente e já estabelecida por L. infantum e L. major quando comparada às drogas com conjugação lipídica. As vantagens desta associação descritas por estes autores incluem estabilidade física e química quando liofilizada ou em solução, e facilitação nos processos de esterilização por filtração, liberação da droga na circulação e eliminação pelo organismo, além da possibilidade de administração pelas vias intravenosa e subcutânea (GOLENSER et al., 1999). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 59 2.2.3 - Novas Drogas Derivadas de Microrganismos e Plantas Outros pesquisadores têm buscado na natureza, novas alternativas para o tratamento da leishmaniose, visto que esta sempre foi uma importante fonte de drogas para o tratamento de diversas patologias. Assim busca-se melhor efeito e menor toxicidade nas substâncias derivadas de microorganismos ou plantas, baseadas principalmente na sua utilização por pessoas que vivem em áreas endêmicas e utilizam os seus extratos no tratamento das lesões. Weniger e colaboradores testaram extratos de plantas nativas da costa pacifica colombiana utilizadas popularmente para o tratamento de leishmaniose pela população local, e 4 das cinco espécies testadas (80%) foram ativas in vitro a 100 µg/mL contra formas promastigotas de Leishmania e mostraram boa atividade contra amastigotas de L.(V.) panamensis (KAYSER et al., 2001; SILVA et al., 2002; WENIGER et al., 2001). A afidicolina, um metabólito isolado do fungo Nigrospora sphaerica, que é descrita como tendo ação de inibição da divisão celular por atuar impedindo a função da DNA polimerase, foi testada contra promastigotas e amastigotas de L. donovani (KAYSER et al., 2001). Os autores do trabalho observaram em seus estudos que dos 18 compostos formulados a partir deste metabólito somente três apresentaram boa toxicidade contra os parasitos resistentes, se comparados a outras drogas como Anfotericina B e Miltefosina. Os compostos apresentaram também moderada toxicidade para os macrófagos utilizados no experimento, mas continuam ainda assim, como uma alternativa de tratamento (KAYSER et al., 2001). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 60 Outras substâncias isoladas do fungo Hipocrella bambusae, os pigmentos Hipocrelins A e B que são utilizados na Medicina Tradicional Chinesa no tratamento de outras doenças, foram testados por Ma et al contra L. donovani. Foi observado por estes autores, nos testes in vitro, que o Hipocrelin A apresentou potente atividade contra o parasito, inclusive sendo mais eficaz que a Anfotericina B e a Pentamidina, enquanto o Hipocrelin B apresentou atividade moderada, destacando estes compostos como possíveis alternativas no tratamento da leishmaniose (MA et al., 2004). Em relação aos derivados de plantas, que estão entre os agentes mais ativos contra diversos tipos de infecção, uma substância que está sendo pesquisada é o Nerolidol, presente em óleos essenciais oriundos de algumas espécies. Atribuise a este, ação inibitória sobre as etapas iniciais na síntese de Ergosterol e Dolicol, importantes na constituição da membrana do parasito (DELORENZI et al., 2001) Arruda e colaboradores testaram o Nerolidol em seus experimentos, e observaram que este reduziu a síntese de ergosterol e dolicol pelos parasitos, apresentando efeito satisfatório in vitro contra promastigotas e amastigotas de L. amazonensis, L. chagasi e L. brasiliensis. Além disso, também observaram eficácia no tratamento de camundongos infectados, quando a administração foi realizada por via intraperitoneal. Já na aplicação tópica os efeitos não foram satisfatórios e após o término do tratamento houve recidiva das lesões, indicando que o uso desta substância deve ser prolongado. Outras drogas já existentes possuem o mesmo mecanismo de ação do Nerolidol, porém agem nas etapas finais do processo e algumas espécies de Leishmania podem utilizar os esteróides do hospedeiro sendo então, estas drogas, ineficazes (DELORENZI et al., 2001; ARRUDA et al., 1995). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 61 Outro exemplo da pesquisa envolvendo derivados de plantas contra a leishmaniose é a utilização do extrato do Tanacetum parthenium, pertencente à Família Asteraceae, que na medicina popular é utilizada no tratamento de várias moléstias. Tiuman e colaboradores testaram, in vitro, o extrato desta planta puro e diluído em alguns solventes contra promastigostas e amastigotas de L. amazonensis. Estes autores observaram que o extrato puro e a fração diluída em solventes apresentaram ótimo efeito, reduzindo em até 84% a internalização dos parasitos em macrófagos, além disso, não apresentou efeitos tóxicos para as células do hospedeiro quando comparado com outras drogas utilizadas no tratamento da leishmaniose. Os autores observaram ainda, que dentre os solventes utilizados, o diclorometano foi o mais eficaz, inclusive com melhores resultados do que o extrato puro da planta (TIUMAN et al., 2005). A ação do óleo essencial extraído da Croton cajucara, uma planta utilizada na medicina popular Brasileira para o tratamento de desordens gastrointestinais e com relatos de efeitos antiinflamatórios, contra promastigotas e amastigotas de L. amazonensis por Rosa e colaboradores. Este óleo é rico em Linalol, um álcool terpênico presente também em outras espécies de plantas. Os autores observaram que mesmo em doses baixas, tanto o extrato quanto o Linalol isolado foram capazes de matar 100% dos parasitos sem causar toxicidade. Além disso, quando macrófagos foram pré-tratados com o óleo houve redução da associação dos parasitos a estas células e aumento da produção de óxido nítrico, que tem papel importante no combate à infecção (ROSA et al., 2003). Encontrada no Brasil e em outros países da América do Sul, a Peschiera australis foi analisada quanto aos seus componentes e testada in vitro contra Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 62 promastigotas e amastigotas de L. amazonensis (DELORENZI et al., 2001). Os autores observaram em seus experimentos que o extrato desta planta inibiu o crescimento de promastigotas em 100%. A diluição deste extrato com solventes gerou três frações diferentes, sendo a composta por clorofórmio a mais eficaz contra amastigotas em culturas e macrófagos, tanto em doses únicas como múltiplas, reduzindo a infecção em até 99%. O alcalóide Indólico é o componente ao qual é atribuída a ação anti-leishmania do extrato, que apresentou ótima atividade contra amastigotas e principalmente contra promastigotas, sendo esta substância e seus derivados um agente promissor no tratamento da leishmaniose (DELORENZI et al., 2001). 2.2.4 - Desenvolvimento Racional de Fármacos A Química Medicinal, ciência responsável pelo processo de desenvolvimento de novos fármacos, vêm ganhando impulso graças a recentes avanços tecnológicos, principalmente nas áreas de biologia estrutural, molecular e química computacional. Hoje o desenvolvimento racional de fármacos é uma realidade, abrindo novas perspectivas quanto à descoberta de novas drogas ou buscando o melhoramento daquelas existentes (LIÑARES et al., 2006; LIMA et al., 2005). A técnica consiste em modificações estruturais de uma molécula inicial (chamada de composto líder), que pode ser natural ou sintética, visando a obtenção de uma série de compostos derivados. Em seguida, testes farmacológicos são realizados tanto in vitro quanto in vivo para determinar quais dos novos compostos apresentam a atividade desejada sobre o alvo terapêutico escolhido. Nesse Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 63 processo, são fundamentais o conhecimento das propriedades físico-químicas, estruturais e de interação entre o composto líder e seu alvo farmacológico (visando a manutenção das características medicinais iniciais), além da intuição química do químico medicinal (BARREIRO et al., 2002; LIÑARES et al., 2006). Uma vez definido o alvo farmacológico e o composto líder a ser trabalhado, várias estratégias de modificação molecular podem ser aplicadas. Dentre elas, destacam-se a simplificação molecular _ que permite a obtenção de compostos estruturalmente mais simples a partir de protótipos ativos mais complexos - e o bioisosterismo – que é a substituição de trechos, radicais ou mesmo átomos de uma molécula por outros, de modo a obter derivados que possam apresentar atividades farmacoterapêuticas mais atraentes (LIÑARES et al., 2006; LIMA et al., 2005). O desenvolvimento de inibidores específicos como de atividade metabólica torna possível o controle de parasitas diminuindo os efeitos colaterais no hospedeiro. Os avanços recentes em bioquímica de parasitas patogênicos, incluindo a descoberta de novas organelas, podem atuar juntos para um melhor tratamento da leishmaniose. O sucesso da quimioterapia em leishmaniose durante os últimos 21 anos tem sido baseado na reformulação e pesquisa de um desenho racional de fármacos, bem como em um melhor entendimento da imunologia da doença. As duas esperanças de desenho racional de fármacos da década de 80 – pirazolopiridinas (alopurinol e derivados) que alteram a biossíntese de ácidos nucléicos e os inibidores da C14-α demetilase e síntese de esterol (azóis antifúngicos – cetoconazol, itraconazol) – tiveram uma eficácia decepcionante, apesar de suas propriedades farmacocinéticas (TEMPONE et al., 2005). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 64 Os ensaios requeridos para o processo de descoberta de novas drogas para leishmaniose foram revisados por Croft e colaboradores. Os ensaios para descoberta de drogas anti-leishmania in vitro incluem teste de atividade da droga contra o estágio extracelular do protozoário (promastigota); teste de drogas contra espécies de Leishmania utilizando como células hospedeiras macrófagos peritoniais de camundongo ou monócitos humanos transformados em macrófagos bem como em culturas axênicas de amastigotas. Ensaios in vivo nos permitem entender questões acerca do mecanismo de absorção da droga (via de administração) e distribuição (diferentes sítios de infecção, metabolismo, excreção e indicação de toxicidade em nível do organismo) (CROFT et al., 2006). 2.2.5 - Novas Drogas de Origem Sintética Uma droga sintética muito pesquisada no tratamento da leishmaniose é a Hexadecilfosfocolina (HPC ou Miltefosina), que originalmente foi desenvolvida para o tratamento do câncer. Atribui-se a esta substância na atuação contra Leishmania a propriedade de estimular o sistema hematopoiético e imune do hospedeiro com ativação de células T, macrófagos e aumento da produção de interferon gama, além de sua ação ser direta sobre o parasito. No entanto, como desvantagens, existem relatos de casos de teratogenicidade que podem estar relacionados à utilização do HPC, além do risco de rápido desenvolvimento de resistência por parte do parasito se utilizada sozinha (ESCOBAR et al., 2001). Escobar e colaboradores compararam a ação do HPC com o stibogluconato e verificaram independência do HPC das células B e T para a ação anti-leishmania, em contrapartida a imunodependência do stibogluconato. Nos Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 65 camundongos imunodeficientes o HPC teve efeitos satisfatórios e similares ao de camundongos normais contra Leishmania, o que não ocorreu com o stibogluconato, indicando sua independência da resposta imune do hospedeiro, similar ao que observado em macrófagos in vitro (ESCOBAR et al., 2001). Kuhlencord e colaboradores em seus estudos, verificaram que o HPC apresentou boa distribuição no organismo por via oral, e que comparado ao stibogluconato, foi mais eficaz na redução de parasitos no baço, fígado e medula óssea, onde outras drogas têm dificuldade de agir. Apesar de alguns efeitos colaterais, estes resultados caracterizam o HPC como uma alternativa para o tratamento de pacientes portadores de HIV. Além disso, a possibilidade de administração por via oral facilita o seu uso, apresenta boa distribuição e com isso diminui o seu custo (ESCOBAR et al., 2001; KUHLENCORD et al., 1992). A nicotinamida (NAM) também tem seu mecanismo de ação contra Leishmania ligado à inibição de uma enzima da família das deacetilases, prejudicando a produção de uma proteína chamada S1R2, que tem grande importância na sobrevivência do parasito na forma amastigota como descrito por Sereno e colaboradores, que em seus estudos observaram que a NAM inibiu o crescimento de amastigotas em culturas no interior de macrófagos infectados, porém, não produziu efeito contra promastigotas de L. infantum e L. amazonensis. Estes efeitos foram obtidos sem a ocorrência de citotoxidade e podem ser obtidos usando a molécula por via oral e associada a outras drogas anti-leishmania, o que a caracteriza como uma boa escolha para o tratamento da leishmaniose (SERENO et al., 2005; SILVA et al., 2002). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 66 Kar e colaboradores estudaram os efeitos do Ácido Trans-Acotínico (TAA), um inibidor da enzima aconitase, contra L. donovani, devido à sua ação sobre a oxidação dos ácidos graxos que têm grande importância no fornecimento de energia para o desenvolvimento do parasito. Eles observaram que o TAA inibiu o crescimento de promastigotas in vitro e a multiplicação de amastigotas em macrófagos e em hamsters infectados sem apresentar toxicidade para as células do hospedeiro, além disso, quando associado a outras drogas, o TAA agiu sinergicamente, reduzindo as dosagens necessárias para obtenção do efeito (KAR et al., 1993). Recentemente drogas que já são utilizadas no tratamento de outras patologias também estão sendo testadas no tratamento da leishmaniose, como é o caso do Risedronato (RIS) e o Pamidronato (PAM), pertencentes à classe dos bifosfonatos e utilizadas no tratamento de distúrbios ósseos (TEMPONE et al., 2005). Estas drogas foram testadas em camundongos infectados com L. donovani e L. mexicana e apresentaram redução acima de 99% dos parasitos no fígado destes animais sem apresentar efeitos tóxicos. Segundo Tempone et al, as quinolonas e seus derivados também têm apresentado efeitos contra protozoários, inclusive a Leishmania. Eles utilizaram em seus experimentos quatro compostos derivados das Quinolonas compararando sua ação com a da Pentamidina e observaram que todos eles apresentaram maior eficácia e menor toxicidade contra promastigotas de L. chagasi com doses menores. Contudo, somente um dos compostos elaborados mostrou eficácia sem efeitos tóxicos, matando 100% das amastigotas no interior de macrófagos (TEMPONE et al., 2005). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 67 2.2.6 - Tratamento e o Sistema Imune Uma alternativa no tratamento da Leishmaniose é a associação de drogas a algumas citocinas que possuem efeito imunoestimulante, com o intuito de aumentar a resposta imune pela ativação de macrófagos, a produção de óxido nítrico e outros mecanismos para eliminar a infecção, devido ao papel importante do sistema imune do hospedeiro e seus componentes na resposta a este tipo de infecção (SHAPIRO et al., 1991). Murray e colaboradores testaram este mecanismo em camundongos infectados com L. donovani através da associação de Anfotericina B (ANFB) com alguma destas citocinas, e observaram que apesar desta droga ter ação direta sobre os parasitos e ser independente da imunidade do hospedeiro, a combinação foi mais eficaz do que a monoterapia, inclusive com redução da dose da ANFB. O uso de ANFB associado a IL-12, anticorpos anti CD40 e anti IL-10 aumentou a morte dos parasitos para 82%, 84% e 56%, respectivamente (MURRAY et al., 2003; SHAPIRO et al., 1991; TIUMAN et al., 2005). O desenvolvimento de vacinas contra a leishmaniose, usando parasitos atenuados, mortos ou rompidos, através do isolamento e purificação de antígenos ou de parasitos encapsulados em lipossomos, tem sido amplamente pesquisada. Soong e colaboradores, utilizando os antígenos P4 e P8 isolados de amastigotas de L. pifanoi para imunizar camundongos infectados, verificaram que o P8, administrado com um adjuvante (C. parvum), conferiu proteção completa contra a infecção com L. pifanoi, além de proteção cruzada à L. amazonensis, enquanto P4 só protegeu os animais infectados contra L. pifanoi (SOONG et al.,1995). A imunização de camundongos contra L. donovani usando um promastigota atípico Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 68 UR6 na forma viva, centrifugada, morta e tratada com formol, apresentaram, respectivamente, 91, 99, 88 e 93% de redução da parasitemia no baço e fígado dos animais inoculados. Foi observado ainda uma variação dos resultados dependendo da forma de aplicação, concluindo-se que a via subcutânea foi a mais eficaz e sem a necessidade de adjuvantes (MUKHOPADHYAY et al., 2000). Desde a descoberta das primeiras drogas para o tratamento da Leishmaniose (antimoniais pentavalentes) até o presente, a procura de substâncias com potencial leishmanicida, sem efeitos tóxicos e, capazes de superar a emergência de cepas resistentes ao tratamento ainda permanecem um grande desafio e o estudo de novas moléculas ativas e fármacos continuam sendo ainda de grande interesse para o tratamento da leishmaniose. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 69 3. Objetivos 3.1 - Parte I: Investigar a importância do NO na determinação do processo de interação de M. leprae, L. amazonensis e F. solani, através do tratamento da célula hospedeira com inibidor de NO-sintase (L-NAME). 3.1.1- Estudar características morfológicas do processo de infecção à nível de microscopia óptica convencional e eletrônica de transmissão. 3.1.2- Investigar a produção de citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10) pelo macrófago durante o processo de infecção. 3.2 - Parte II: Investigar o potencial leishmanicida piridinas da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina sobre a forma promastigota de L. amazonensis. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira de derivados sintéticos de Pós-Graduação em Patologia 70 4. Materiais e Métodos 4.1 – Cultura de Células 4.1.1 - Processamento de Macrófagos As células utilizadas foram obtidas do concentrado de leucócitos (buffycoat) de doadores normais voluntários, cedidas pelo Serviço de Hemoterapia do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho (UFRJ). Conforme o protocolo aprovado pelo Cômite de Ética em Pesquisa CEP CMM-HUAP nº191/07, CAAE nº0158.258.000-07. A separação das células foi feita através da técnica utilizando gradiente de Ficoll-Hypaque (Hystopaque, Sigma), cuja mistura de polissacarídeos neutros hidrofílicos de alta densidade, se dissolve em solução aquosa e forma um gradiente com a densidade específica de d=1,077, responsável pela separação das células. Adiciona-se 35mL de sangue puro a igual volume de gradiente de FicollHypaque (35mL). Centrifuda-se a amostra pó 30 minutos, 1500rpm em temperatura de 21ºC. Após a centrifugação das células com o gradiente de Ficoll-Hypaque ocorre a formação de fases bem visíveis, onde na fase superior fica o plasma e seus constituintes solúveis, na interface as células mononucleares do sangue periférico (PBMCs), em seguida o Ficoll-Hypaque e após os eritrócitos e granulócitos que ficam sob a forma de um sedimento celular no fundo do tubo. O anel contendo as células mononucleares (PBMCs) é retirado e lavado três vezes por centrifugação a 1500rpm, 400g, por 15 minutos com solução salina tamponada de PBS, pH 7,2 - 7,4. O objetivo da lavagem é a retirada no sobrenadante do restante das plaquetas e o gradiente de Ficoll-Hypaque, que se mantido torna-se tóxico para as células. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 71 Ao final do processo de lavagem, o pellet formado por PBMCs é ressuspenso em 5mL de meio de cultura DMEM, homogeneizado, quantificado em Câmara de Neubauer e plaqueado 106 células mononucleares/poço, em meio DMEM na ausência de soro, em Labteks de 8 poços durante 1 hora para adesão dos monócitos. Após esse tempo, o sobrenadante (linfócitos) foi retirado, as células aderentes lavadas 2x com PBS. Adiciona-se meio de cultura DMEM contendo 10% de soro humano comercial às células, que são incubadas a 37ºC, atmosfera de 5% de CO2 durante 10 dias para que ocorra a diferenciação dos monócitos em macrófagos. 4.2 – Procedência dos Biopatógenos 4.2.1 – Mycobacterium leprae Os Mycobacterium leprae utilizados neste projeto são bacilos inativados por radiação, ou seja, mortos porém mantendo ainda integridade de características morfológicas e antigênicas. O M. leprae foi gentilmente doado pelo Doutor John Spencer da Universidade do Colorado – EUA, cuja pesquisa é fonte da procedência mundial da bactéria para fins de pesquisa. 4.2.2 – Leishmania amazonensis Os parasitos utilizados nas infecções foram obtidos a partir de culturas de Leishmania amazonensis da cepa MHOM/BR/77/LTB0016 doadas pela Dra. Suzana Corte-Real, Ultraestrutura/Fiocruz – RJ. As culturas eram mantidas em meio líquido Schnaider, que mimetiza o microambiente do inseto Phlebotomus, promovendo a replicação dos parasitas. As culturas foram centrifugadas e lavadas com meio de cultura DMEM, quantificadas em câmara de Neubauer, e reservadas para infecção. 4.2.3 – Fusarium solani As amostras do fungo Fusarium solani (doados pela Profa. Diana Sgarbi, Micologia/UFF) são provenientes de lesão cutânea de pacientes atendidos pelo Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 72 serviço de micologia do Instituto Biomédico da Universidade Federal Fluminense. Os fungos foram isolados, identificados e classificados pela Professora Jussara Schiwind Pedroso Stussi, sendo mantida cultura primária em terra estéril a temperatura de aproximadamente 4ºC. Para os estudos foram realizados repiques para tubos de ensaio contendo meio de Sabouraud a partir da cultura primária, que foram mantidos à temperatura ambiente por sete dias para que ocorresse o crescimento do micélio fúngico. Os esporos foram então carreados a partir dos tubos de ensaio com solução salina de PBS, quantificados em câmara de Neubauer, e reservados para infecção dos macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano. 4.3 – Interação entre Macrófagos Humanos e Patógenos Os ensaios de interação dos Biopatógenos foram realizados em triplicatas e avaliados após 24 horas de interação, comparando-se macrófagos tratados e não tratados com L-NAME, na presença ou ausência dos biopatógenos: - Macrófagos - Macrófagos + L-NAME - Macrófagos + L-NAME + Biopatógeno - Macrófago + Biopatógeno 4.3.1 - Mycobacterium leprae Os macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano foram previamente tratados com L-NAME (20µM) (inibidor da enzima iNO-sintase) durante 1 hora antes da infecção, com a finalidade de se invetigar o papel do NO no processo de interação. A interação dos macrófagos com a micobactéria foi feita adicionando-se 20µg/mL de M. Leprae as células e incubando-se por um período de 3 horas em estufa a 37° C com atmosfera de 5% CO2. As células foram então lavadas 3 vezes com tampão PBS pH 7,2 - 7,4 para remoção dos bacilos que não foram fagocitados e mantidas por mais 24 horas em estufa a 37° C com 5% CO2. Os sobrenadantes das culturas foram então reservados para as dosagens de citocinas Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 73 (TNF-α, TGF-β e IL-10) e estocadas à -2ºC para posterior análise imunoenzimática das citocinas (ELISA). As células foram fixadas em paraformaldeído 4% e coradas pelo método de Ziehl-Neelsen para observação em microscopia óptica (Olympus Bx41). 4.3.2 - Leishmania amazonensis Uma hora antes da infecção, os macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano foram previamente tratados com L-NAME 20µM, que funciona como inibidor da enzima iNO-sintase, com a finalidade de se investigar o papel do NO no processo de infecção. A infecção dos macrófagos com L. amazonensis foi feita na proporção 10:1 incubando-se as células por um período de 3 horas em estufa a 37° C com atmosfera de 5% CO2. Após o tempo de infecção, as células foram lavadas 3 vezes com tampão PBS pH 7,2 - 7,4 para remoção dos parasitas extracelulares e mantidas por mais 24 horas em estufa a 37° C com 5% CO2. Os sobrenadantes das culturas foram então reservados para as dosagens citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10) e estocadas à -2ºC para posterior análise imunoenzimática das citocinas (ELISA). As células são fixadas em metanol e coradas pelo método de GIEMSA para observação em microscopia óptica. 4.3.3 - Fusarium solani Uma hora antes da infecção os macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano foram previamente tratados com L-NAME 20µM (inibidor da iNO-sintase), com a finalidade de se invetigar o papel do NO no processo de infecção. A infecção dos macrófagos com F. solani foi feita na proporção 10:1 (esporo do fungo/célula). Os esporos de F. solani retirados em suspensão dos tubos de cultura foram incubados com os macrófagos por um período de 3 horas em estufa a 37° C com 5% CO2. Após o tempo de infecção as células foram lavadas 3 vezes com tampão PBS pH 7,2 - 7,4 para remoção de todos esporos extracelulares e mantidas por mais 24 horas em estufa a 37°C com 5% CO2. Os sobrenadantes Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 74 das culturas foram, então, reservados para as dosagens citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10) e estocadas à -2ºC para posterior análise imunoenzimática das citocinas (ELISA). As células foram fixadas em metanol e coradas pelo método de GIEMSA para observação em microscopia óptica. 4.4 - Microscopia Eletrônica A fixação foi realizada em glutaraldeído 2,5% diluído em tampão de cacodilato 0,1M, pH 7,2 durante 1 hora. Após a fixação as células foram lavadas com tampão e pós-fixadas por 30 minutos em tetróxido de ósmio 0,1% (p/v) (OsO4 diluído em tampão de cacodilato 0,1M, pH 7,2). As amostras foram, então, desidratadas em concentrações graduais de acetona e embebidas em resina de PolyBed. As seções ultra-finas foram obtidas com a utilização do ultramicrótomo Reichert OmU3. O microscópio Eletrônico de Tranmissão Zeiss EM-10C foi operado a 80kV para observação das amostras. 4.5 - Detecção de Citocinas Os sobrenadantes das células infectadas e os controles não infectados (macrófago e macrófago + L-NAME) foram avaliados quanto a produção de citocinas como TNF-α, TGF-β e IL-10, em diferentes tempos de interação: 24, 48, 72, 96, 120 horas. Para isso os sobrenadantes foram testados com anticorpos específicos utilizando-se testes imunoenzimáticos ELISA (R&D, Abingdon, UK) segundo as instruções do fabricante. Os resultados foram obtidos através de Leitor de Elisa à 570 nm. 4.6 – Teste do Potencial Leishmanicida dos Derivados Piridínicos 4.6.1 – Procedência dos Derivados Piridínicos Os derivados químicos da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4- (fenilamino)tieno[2,3-b]piridina foram sintetizados e fornecidos pela Profa. Alice Bernardino e Dr. Luís Pinheiro (Instituto de Química/UFF). Tratando-se de produtos Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 75 inéditos e primeiramente testados. Compostos testados (3a) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3b) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(3`-metilfenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3c) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(4`-metilfenflamino)tieno[2,3-b]piridina, (3d) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(3`-metoxifenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3e) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(4`-metoxifenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3f) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(3’-nitrofenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3g) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(4’-nitrofenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3h) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(3’-fluorofenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3i) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(4’-fluorofenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3l) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(3’-bromofenilamino)tieno[2,3-b]piridina, (3m) 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(4’-bromofenilamino)tieno[2,3-b]piridina. 4.6.2 – Preparação dos Derivados Piridínicos Todos os derivados de 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino) tieno [2,3b]piridina foram diluídos em solução estoque de dimetilsulfóxido (DMSO) (50µM). A concentração final de DMSO adicionado as culturas não superou 1% (v/v) e não apresentou efeito sobre a morfologia ou proliferação dos parasitas. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 76 4.6.3 - Cultura de L. amazonensis Os parasitos utilizados nas infecções foram obtidos a partir de culturas de Leishmania amazonensis doadas pela Dra. Suzana Corte-Real, Ultraestrutura/Fiocruz – RJ. As culturas eram mantidas em meio líquido Schnaider, que mimetiza o microambiente do inseto Phlebotomus, promovendo a replicação dos parasitas. As culturas foram centrifugadas e lavadas com meio de cultura DMEM, quantificadas em câmara de Neubauer. 4.6.4 - Avaliação Anti-leishmania das Drogas Formas promastigota de L. amazonensis na concentração de 3x106 células/mL foram incubadas por 24 – 72 horas em meio de BHI fresco suplementado com 10% de FBS na ausência e na presença de 50µM de derivados da 5-(4,5-diidro1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina. Glucantime 50µM foi usado como controle positivo. Foram realizadas culturas controle não tratadas, com ou sem o diluente DMSO. O efeito de inibição do crescimento foi quantitativamente monitorado após 24 horas a 28ºC, pela contagem direta dos parasitas em câmara de Neubauer utilizando microscopia óptica para observação (Olympus B x 41). 4.6.5 – Avaliação da EC50 de Derivados Piridínicos Diluições seriadas dos derivados da 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4- (fenilamino)tieno[2,3-b]piridina foram preparadas para o calculo de EC50. As formas promastigotas de L. amazonensis (3x106 células/mL) foram incubadas com diluições seriadas das drogas (6,25 , 12,5 , 25 , e 50µM) por um período de 24 horas, 28ºC. A densidade celular foi determinada pela contagem direta em câmara de Neubauer. A EC50 foi obtida pelos gráficos produzidos pelo programa Microcal Origin. 4.6.6 - Teste de citotoxicidade em cultura de células humanas Os efeitos da citotoxicidade dos compostos piridínicos foram determinados em cultura de macrófagos humanos isolados de células mononucleares de sangue Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 77 periférico. Inicialmente, células mononucleares sanguineas foram purificados com gradiente de Ficoll-Hypaque, e depois, os monócitos obtidos por adesão (106 células/mL), foram mantidos à 37ºC, em LabTech (Life technologies) de 8 poços durante 7 dias, contendo meio de DMEM (Dulbecco’s modified minimum essential médium - Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) suplementado com 10% de soro humano e tampão HEPES (Sigma) em 5% CO2 para adesão e completa diferenciação dos monócitos em macrófagos. Após a diferenciação, os compostos diluídos em 100% de DMSO (v/v) foram adicionados às culturas de macrófagos (50µM) em duplicatas. Depois de 24 horas de incubação, as células tratadas e nãotratadas foram lavadas duas vezes com solução de PBS e fixadas com 2% de formaldeído em PBS durante 15 minutos, sendo coradas com GIEMSA. A quantificação dos macrófagos foi realizada pela contagem randômica de 100 campos utilizando microscópio óptico (Olympus B x41). Por serem células aderentes, o número de macrófagos corados representa diretamente o número de células vivas. Nossos resultados são expressos na forma de percentagem de citotoxicidade, onde: %citotoxicidade = [(Cel.tratadas com as drogas – nº cel. controle) / nº cel. controle] x 100 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 78 5. Resultados 5.1 - Parte I – Importância do NO na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos Os experimentos realizados nesta parte do trabalho tiveram como objetivo avaliar a ação dos patógenos L. amazonensis, M. leprae e F. solani sobre macrófagos humanos, na presença de inibidores da iNO sintase observando-se possíveis alterações morfológicas nas células e produção das citocinas TNF-α, TGFβ e IL-10, investigando a importância do NO no processo de infecção. Avaliação por Técnicas de Microscopia Nossos resultados através da microscopia óptica, mostram que os macrófagos derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano apresentam citoplasma expandido, com muitas projeções em sua membrana citoplasmática, e um núcleo volumoso (Figura 8). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 79 Figura 8: Microscopia óptica de macrófago humano derivados de monícitos isolados de sangue periférico controle após 24 horas de cultura, coloração GIEMSA. 5.1.1 – Efeitos de inibidores da enzima NO sintase (L-NAME) Sobre a Interação de M. leprae com macrófagos humanos Os macrófagos foram incubados com o M. leprae na presença ou ausência de L-NAME (20µM) que inibe competitivamente a enzima NO-sintase, responsável pela produção de óxido nítrico pela célula. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 80 A morfologia dos macrófagos controle na ausência e na presença do LNAME permanecem inalteradas, como mostradas nas Figuras 9a e 9b, respectivamente. Os macrófagos foram capazes de endocitar o M. leprae (setas pretas) na ausência de L-NAME (N-nitro-L-arginina-metil-éster - Sigma) (20µM) (Figuras 9c e 9d). A análise das micrografias 9e e 9f mostram maior endocitose de micobactéria nos macrófagos tratados com L-NAME (20µM), logo incapazes de produzir óxido nítrico (setas brancas), demonstrando a importância da produção de óxido nítrico durante o processo de infecção (Figura 9). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 9a 81 9b N 9c N 9d N 9e 9f Figura 9: Microscopia óptica da interação de M. leprae com macrófagos humanos derivados N de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Coloração por Ziehl-Nielsen. 9a, macrófagos controle; 9b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 9c, 9d, Macrófagos em interação com M.leprae; 9e, 9f, Macrófagos em interação com M.leprae na presença de L-NAME (20µM). N, núcleo. As setas apontam as micobactérias em cor rósea. Barra: 10 µm. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 82 A análise ultra-estrutural de macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico revelou a presença de organelas características desta células como várias mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, núcleo (N) apresentando cromatina periférica condensada, corpos lipídicos (setas brancas) distribuídos no citoplasma e prolongamentos citoplasmático (Figura 10a). Em macrófagos humanos incubados com L-NAME (20µM) foi observado retículo endoplasmático, núcleo característico deste tipo celular e prolongamentos citoplasmáticos. A presença nestas células de muitos grânulos enzimáticos distribuídos por todo o citoplasma, diminuição de corpos lipídicos (setas brancas) e poucas mitocôndrias, caracteriza morfologicamente macrófagos inibidos para a produção de óxido nítrico (Figura 10b). Nota que estas alterações não foram observadas por microscopia óptica, devido ao baixo poder de resolução. Na ausência de LNAME (20µM), os macrófagos humanos em interação com M. leprae, apresentaram vacúolos endocíticos pequenos contendo M. leprae (seta preta), grande quantidade de grânulos enzimáticos distribuídos por todo o citoplasma, mitocôndrias, núcleo característico de macrófagos, retículo endoplasmático rugoso e prolongamentos citoplasmáticos (Figura 11). A Figura 12 apresenta o macrófago inibidos com L-NAME (20µM) para produção de óxido nítrico em interação com o M.leprae (setas pretas). Observa-se o envoltório nuclear normal, e presença de grande quantidade de prolongamentos citoplasmáticos. O macrófago apresenta poucas vesículas de lipídios e uma Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 83 endocitose mais pronunciada quando comparada ao macrófago ativado em interação com o M. leprae (Figura 11). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 84 10a N 10b N Figura 10: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação, na ausência (10a) ou na presença de L-NAME (20µM) (10b). Setas apontam os corpos lipídicos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 85 11a N 11b N Figura 11: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação na ausência de L-NAME (20µM) (11a e 11b). As setas pretas apontam as micobactérias no interior do vacúolo endocítico. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 86 12a 12b N * Figura 12: Microscopia Eletrônica de Transmissão da interação de Mycobacterium leprae com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Macrófagos em interação com M. leprae na presença de L-NAME (20µM) (12a e 12b), as setas pretas apontam as micobactérias no interior dos vacúolos. N, núcleo. *, Fusão de vacúolos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 87 5.1.2 – Efeitos do inibidor da enzima NO sintase (L-NAME) (20µM) na Interação da L. amazonensis com macrófagos humanos Os macrófagos aderentes cultivados em meio DMEM com 10% de soro humano para interação com L. amazonensis, não mostraram alterações morfológicas significativas, seja o grupo macrófago humano controle (Figura 13a) ou o macrófago controle inibido com L-NAME (20µM) (Figura 13b). As Figuras 13c e 13d mostram os macrófagos infectados com L. amazonensis na ausência de LNAME, que apresentam um nível menor de endocitose de parasitas quando comparados com macrófagos tratados por L-NAME (20µM) (Figuras 13e e 13f). Os macrófagos na ausência de L-NAME mostram nítida formação de vacúolos endocíticos indicados com a seta preta na Figura 13c e 13d. . Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 13a 88 13b N N 13d 13c N 13e 13f N Figura 13: Microscopia óptica da interação de Leishmania amazonensis com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Coloração por GIEMSA. 13a, macrófagos controle; 13b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 13c, 13d, macrófagos em interação com L.amazonensis, as setas pretas identificam a forma amastigota no interior de vacúolos endocíticos; 13e e 13f, macrófagos em interação com L.amazonensis na presença de L-NAME (20µM), as setas brancas apontam as formas amastigotas. N, núcleo. Barra:10µm. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 89 5.1.3 – Efeitos do inibidor da enzima NO sintase (L-NAME) (20µ µM) na Interação da Fusarium solani com macrófagos humanos Os macrófagos aderentes foram incubados por 24 horas com os conídeos de F. solani. Após este tempo, as células foram fixadas em metanol e coradas pelo método de GIEMSA para observação em microscopia óptica como descrito na seção de materias e métodos (Figura 14). Conforme descrito anteriormente com os resultados obtidos por microscopia óptica, para as interações de macrófagos com M. leprae e L. amazonensis, o grupo de macrófagos controle com e sem L-NAME (20µM) permaneceram com a morfologia inalterada (Figura 14a e 14b respectivamente). As Figuras 14c e 14d mostram a interação de macrófagos com F. solani na ausência de L-NAME, ou seja, macrófagos ativados, e estes apresentam menor quantidade de F. solani em seu inteior. A seta preta na Figura 14c indica um único conídio endocitado no interior do vacúolo endocítico. As Figura 14e e 14f apresentam a interação de macrófagos humanos com F. solani na presença de L-NAME (20µM). Observa-se uma quantidade maior de conídios endocitados, apresentando uma endocitose mais significativa das células incapazes de produzir óxido nítrico. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 14a 90 14b N N 14d 14c N 14e 14f N Figura 14: Microscopia óptica da interação de F. solani com macrófagos humanos derivados de monócitos isolados de sangue periférico após 24 horas de incubação. Coloração por GIEMSA. 14a, macrófagos controle; 14b, macrófagos controle com L-NAME (20µM); 14c, 14d macrófagos em interação com F. solani, as setas pretas apontam os conídios do fungo no interior de vacúolos endocíticos; 14e, 14f macrófagos em interação com F.solani na presença de L-NAME (20µM). As setas brancas apontam vários conídios do fungo no interior do macrófago. N, núcleo. Barra: 10µm. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 91 5.2 – Avaliação por Dosagem de Citocinas Para dosagem de citocinas TNF-α, TGF-β e IL-10, os sobrenadantes das culturas de células sob interação com biopatógenos, e tratamento com inibidores da iNOs (L-NAME 20µM) foram submetidos a testes imunoenzimáticos com kits comerciais de ELISA. Todas as dosagens foram realizadas juntamente com seus respectivos controles positivo e negativo de infecção como descrito na seção de materiais e métodos. 5.2.1 – Dosagem de TNF-α α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com M. leprae O gráfico 1 mostra a cinética de produção de TNF-α nos 5 diferentes tempos de interação de macrófagos com M. leprae. A produção de TNF-α em macrófagos em interação com M. leprae aumenta fortemente nas primeiras 24 horas de incubação das células com as micobactérias (Gráfico 1). Esses valores decrescem até as 96 horas de infecção e aumentam, novamente, após 120 horas de interação da célula com o patógeno. De forma importante não se observa variação na produção de TNF-α entre macrófagos ativados pelo biopatógeno na presença ou ausência de L-NAME para produção de óxido nítrico. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 92 TNF-alfa - Mycobacterium leprae TNF-alfa (pg/mL) 60 50 40 30 20 10 Ma c +L M Ma c+ M NA ac 2 LN ac ME 4h AM +M 2 E+ yc 4h M y 24 c2 h Ma 4h c+ M Ma LN ac c+ M A 4 LN ac ME 8h AM +M 4 E+ yc 8h M y 48 c4 h Ma 8h c+ M Ma LN ac c+ M A 7 LN ac ME 2h AM +M 7 E+ yc 2h M y 72 c7 h Ma 2h c+ M Ma LN ac c+ M A 9 LN ac ME 6h AM +M 9 E+ yc 6h M y 96 c9 h Ma 6h c M + Ma L c+ M N A ac 1 LN ac M E 20 AM + M 1 h E+ yc 20h My 12 c 1 0h 20 h 0 Gráfico 1: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com M. leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou presença L-NAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 93 A análise do gráfico 2 mostra que a interação de M. leprae com macrófagos humanos provoca o aumento da produção de TGF-β. Esse aumento é maior em macrófagos ativados pelo M. leprae sem tratamento com L-NAME (20µM) no tempo de 24 horas. No entanto, a produção de TGF-β decresce com o decorrer do tempo de incubação, voltando a subir após 120 horas de interação célulapatógeno quando o L-NAME não consegue mais interferir no processo. TGF-beta Mycobacterium leprae TGF-beta (pg/mL) 100 75 50 25 Ma c+ Ma c+ M LN Mac LN a AM 2 AM c+M E 4h E+ yc 24h My 2 4 c2 h Ma 4h c+ M Ma L c+ M N ac LN a AM 4 AM c+M E 8h E+ yc 48h My 4 8 c4 h Ma 8h c+ M Ma c+ M LN ac A LN a M 7 AM c+M E 2h E+ yc 72h My 7 2 c7 h Ma 2h c+ M Ma c+ M LN ac LN a AM 96 AM c+M E h E+ yc 96h My 9 6 Ma c9 h c+ 6h Ma c+ M LN Mac LN a AM 1 AM c+M E 20h E+ yc 120 My 1 2 h c 1 0h 20 h 0 Gráfico 2: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Mycobacterium leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 94 O gráfico 3 apresenta a produção de IL-10 na interação de macrófagos humanos com M. leprae. Nas primeiras 24 horas de interação dos macrófagos com o M. leprae, observa-se um ligeiro aumento na concentração de IL-10 em comparação com os macrófagos controle na ausência e na presença de L-NAME. Com o decorrer do período de incubação, esses valores se tornam praticamente constantes. Notar que mesmo nos ensaios controle observamos a produção de IL10. IL-10 Mycobacterium leprae IL-10 (pg/mL) 125 100 75 50 25 Ma Ma c + M c+ M LNA ac 2 L N ac M 4h AM +M E 2 E+ yc 4h My 24 c2 h Ma 4h c Ma + M c+ M LNA ac 4 L N ac M 8h AM +M E 4 E+ yc 8h My 48 c4 h Ma 8h c+ M Ma L a N c+ M A c 7 L N ac M 2h AM +M E 7 E+ yc 2h My 72 c7 h Ma 2h c+ M Ma L a c+ M NA c 9 L N ac M 6h AM +M E 9 E+ yc 6h My 96 c9 h Ma 6h c +L Ma Ma c+ M NA c 1 LN ac M 20 AM +M E 1 h E+ yc 20h My 12 c 1 0h 20 h 0 Gráfico 3: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de sangue periférico humano em interação com Mycobacterium leprae (Myc), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 95 5.2.2 – Dosagem de TNF-α α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com L. amazonensis As dosagens das citocinas foram realizadas em tempos de interação de 24, 48, 72, 96 e 120 horas. Estabelecendo assim gráficos de cinética de produção das citocinas durante o processo de interação. O gráfico 4 apresenta os resultados da cinética de produção de TNF-α em macrófagos infectados e não infectados (controles) por L. amazonensis em tempos de interação de 24, 48, 72, 96 e 120 horas.. As primeiras 24 horas de infecção são acompanhadas com um aumento significativo na produção de TNF-α pelos macrófagos interagidos com L. amazonensis, tanto na presença quanto na ausência de L-NAME. Esses valores decrescem até as 96 horas de infecção e aumentam novamente após 120 horas de incubação. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 96 TNF-alfa - Leishmania 35 TNF-alfa (pg/mL) 30 25 20 15 10 5 Ma c+ M Ma c+ MLNA ac LN a M 2 4 AM c+L E 2 h E+ ei 4h Le 24h i2 Ma 4h c+ M Ma c+ MLNA ac LN a M 4 8 AM c+L E 4 h E+ ei 8h Le 48h i4 Ma 8h c+ M Ma L c+ M NA ac LN a M 7 2 AM c+L E 7 h E+ ei 2h Le 72h i7 Ma 2h c+ M Ma LN a c+ M A c LN a M 9 6 AM c+L E 9 h E+ ei 6h Le 96h Ma i9 c 6h +L M Ma a N c+ M A c LN a M 12 AM c+L E 1 0h E+ ei 20h Le 120 i1 h 20 h 0 Gráfico 4: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou presença de L-NAME (20µM). TGF-α apresenta um papel fundamental no desenvolvimento e na fisiologia de diversas espécies animais, modulando a ativação celular e controlando a iniciação e a resolução de respostas inflamatórias, sendo uma citocina de inibição da resposta imune celular (PADGETT, REISS, 2007.) A análise dos sobrenadantes das culturas de células demonstrou um forte aumento na produção da citocina TGF-β nas primeiras 24 horas de interação dos Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 97 macrófagos humanos com L. amazonensis, como apresentado no gráfico 5. Durante as primeiras 24 horas de interação os níveis de TGF-β encontram-se aumentados mas esse efeito é diminuído quando comparados aos macrófagos em interação e tratados L-NAME, cuja produção de óxido nítrico está comprometida. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Ma c+ M Ma L c+ M NA ac 2 LN a ME 4h AM c+L 2 E+ ei 4h Le 24h i2 Ma 4h c+ M Ma LN a c+ M A c 4 LN a ME 8h AM c+L 4 E+ ei 8h Le 48h i4 Ma 8h c+ M Ma LN a c+ M A c 7 LN a ME 2h AM c+L 7 E+ ei 2h Le 72h i7 Ma 2h c+ M Ma LN a c+ M A c 9 LN a ME 6h AM c+L 9 E+ ei 6h Le 96h Ma i9 6h c +L M Ma a N c+ M A c 1 LN a ME 20 AM c+L 1 h E+ ei 20h Le 120 i1 h 20 h TGF-beta (pg/mL) TGF-beta Leishmania amaz. Gráfico 5: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). A produção de IL-10 que é uma citocina inibitória da resposta celular se mostrou ligeiramente aumentada em macrófagos humanos em interação com L. amazonensis (gráfico 6). Os valores de produção de IL-10 se mostraram levemente aumentados em macrófagos interagidos com L. amazonensis e inibidos com LNAME quando comparados na ausência de L-NAME nas primeiras 24 horas de Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 98 interação célula-patógeno. Entretanto a concentração de IL-10 permanece praticamente constante com o decorrer do tempo de interação. IL-10 (pg/mL) 125 IL-10 Leishmania amaz. 100 75 50 25 Ma c Ma c +L M N a + L M A M c 24 N A ac+ E h ME Le 24h +L i 24 ei h Ma 24 h c +L M Ma a N c+ M A c 4 LN a ME 8h AM c+L 4 E + ei 8h Le 48h i4 Ma 8h c+ M Ma LN a c+ M A c 7 LN a ME 2h AM c+L 7 E + ei 2h Le 72h i7 Ma 2h c+ M Ma LN a c+ M A c 9 LN a ME 6h AM c+L 9 E + ei 6h Le 96h Ma i9 6h c +L M Ma a c+ M N A c 1 LN a ME 20 AM c+L 1 h E + ei 20h Le 120 i1 h 20 h 0 Gráfico 6: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Leishmania amazonensis (Lei), após 24, 48, 72, 96 e 120 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). 5.2.3 – Dosagem de TNF-α α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com F. solani O gráfico 7 apresenta a cinética de produção da citocina TNF-α em cultura de macrófagos interagidos com F. solani na ausência ou na presença de LNAME (20µM). A análise das primeiras 24 horas demonstrou um proeminente Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 99 aumento na produção de TNF-α em macrófagos na presença do fungo em comparação com os controles. Resultado similar foi observado com os macrófagos interagidos com o F. solani e inibidos com L-NAME, logo incapazes de produzir NO. Da mesma forma que ocorreu no resultado da interação de macrófagos com os outros biopatógenos estudados nesta dissertação, após 24 horas de incubação, observou-se uma diminuição da concentração de TNF-α produzido no sobrenadante das culturas. TNF-alfa (pg/mL) 60 TNF-alfa - Fusarium 50 40 30 20 10 Ma c+ M L ac Ma c+ M NAM 24 LN ac E h A M + F 24 E+ us 2 h Fu 4h s2 4h Ma c+ M L ac Ma c+ M NAM 48 LN ac E h A M + F 48 E+ us 4 h Fu 8h s4 8h Ma c+ M a L Ma c c+ M NAM r.72 LN ac E h A M + F 72 E+ us 7 h Fu 2h s7 2h 0 Gráfico 7: Dosagem da produção de TNF-α no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas de incubação na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 100 A produção de TGF-β por macrófagos humanos em interação com F. solani apresentou algumas alterações, como demonstrado pelo gráfico 8. A produção de TGF-β por macrófagos interagidos com F. solani e inibidos pelo LNAME é menor nas primeiras 24 horas de interação em comparação com as células na ausência de L-NAME. E com o decorrer do tempo de interação os valores de produção de TGF-β decrescem em comparação com os valores no tempo inicial. TGF-beta (pg/mL) 50 TGF-beta Fusarium solani 40 30 20 10 Ma c +L Ma Ma N c c + M AM 2 4 h LN ac E AM +Fu 24 E+ s 2 h Fu 4h s2 4h Ma c+ M L N ac Ma c + M AM 4 8 h LN ac E AM +Fu 48 E+ s 4 h Fu 8h s4 8h Ma c+ Ma L N cr Ma c + M A M .7 2 h LN ac E AM +Fu 72 E+ s 7 h Fu 2h s7 2h 0 Gráfico 8: Dosagem da produção de TGF-β no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano em interação com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas de incubação na ausência ou na presença LNAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 101 O gráfico 9 apresenta os valores de produção de IL-10 em cultura de macrófagos incubados com F. solani na ausência ou na presença de L-NAME. Nossos resultados mostraram um discreto aumento na produção da citocina IL-10 em macrófagos ativados por F. solani inibidos quanto a produção de óxido nítrico (na presença de L-NAME) em interação com o fungo. Esses valores também se mantêm praticamente constantes com o decorrer do tempo de interação. Notar a produção espontânea de IL-10 no controle. IL-10 Fusarium solani IL-10 (pg/mL) 125 100 75 50 25 Ma Ma c+ cr .7 LN AM 2h Ma M E c+ a 72 LN c+F h us AM 72 E+ h Fu s7 2h Ma c+ Mac LN 4 AM 8h Ma M E a c+ 48 LN c+F h us AM 48 E+ h Fu s4 8h Ma c+ Mac LN 2 AM 4h Ma M c+ ac E 24 + LN h AM Fus 24 E+ h Fu s2 4h 0 Gráfico 9: Dosagem da produção de IL-10 no sobrenadante de cultura de macrófagos (Mac) derivados de monócitos isolados de sangue periférico humano incubados com Fusarium solani (Fus) após 24, 48 e 72 horas na ausência ou na presença de L-NAME (20µM). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 102 5.3 - Teste do Potencial anti-leishmania de compostos da série 5(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina 5.3.1 - Atividade Anti-leishmania Os efeitos dos novos compostos relatados derivados da 5-(4,5-diidro-1Himidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina sobre a viabilidade da L. amazonensis na forma promastigota foi testado, analisando-se sua atividade potencial antileishmania. Glucantime 50µM foi usado como controle positivo apresentando 73,9% de efeito inibitório. De um total de onze compostos testados, dez compostos apresentaram significante atividade antileshmania (>50%) após 24 horas de incubação, incluindo o composto não substituído no anel fenila (gráfico 10). Apenas o derivado contendo bromo como substituinte apresentou uma baixa atividade antileishmania (<52%) tanto na porção meta como em para quando comparados com o derivado não-substituído. Em todos os outros compostos substitutos com CH3, OCH3, NO2 e F, foi observada uma mudança significativa no perfil de atividade envolvendo a posição do substituinte no anel fenila. Os derivados substituídos na posição para foram os que apresentaram maior atividade (p-CH3 = 88,1% e p-OCH3 = 88,7%), sendo que o derivado m-F, não continuou sendo testado devido a quantidade de amostra ser insuficiente. A maior atividade antileishamania foi encontrada para os derivados 3c (p-CH3) e 3e (p-OCH3). Os valores de concentração inibitória 50% (EC50) dos compostos foram determinados (29,49µM e 32,23µM respectivamente), e se mostraram menores que o da droga controle Glucantime (EC50=163,7 µM) (gráfico 11). Se mostram potenciais protótipos para a descoberta de novas formas de tratamento para leishmaniose. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 103 Células/mL (x107) 1,2 Células/mL (x107) 1,0 0,8 0,6 7 0,4 0,2 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Compostos Teste Tested Compounds Compostos Teste Gráfico 10: Efeitos dos derivados da the 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina [50µM] na proliferação de Leishmania amazonensis após 24 horas de incubação na presença desses compostos. 1 Controle; 2 DMSO; 3 Glucantime ; 4 H ; 5 m-CH3; 6 p-CH3; 7 m-OCH3; 8 p-OCH3; 9 m-NO2 ; 10 p-NO2; 11 m-F ; 12 p-F ; 13 m-Br e 14 p-Br. Após esse tempo os parasitas foram quantificados em câmara de Neubauer por microscopia óptica. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 104 E C 5 0 : p - C H 3 : 2 9 ,4 9 µ M E C 5 0 p - O C H 3: 3 2 ,2 3 µ M m ic r o m o la r p – CH3 p – OCH3 Células/mL (x105) 7 Células/mL (x105) 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 [ ] µM Gráfico 11: Curva dose-resposta dos derivados mais ativos da série 5-(4,5-diidro-1Himidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina para determinação do EC50 preparadas para o cálculo de EC50. 3c (p – CH3) e 3e (p – OCH3) na proliferação de Leishmania amazonensis após 24 horas de incubação dos parasitas. EC50 Glucantime = 163,7 µM. 5.3.2- Teste de Citotoxicidade Os efeitos dos derivados da 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4- (fenilamino)tieno[2,3-b]piridina foram testados sobre macrófagos derivados de monócitos isolados do sangue periférico humano. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 105 Os compostos da série que apresentaram maior atividade anti-leishmania 3c (p – CH3) , 3e (p – OCH3) e 3g (p – NO2), foram testados para efeito citotóxico sobre macrófagos humanos ( gráfico 12, compostos 4 (p – CH3) 5 (p – OCH3) e 6 (p – NO2)). Os resultados obtidos foram expressos como percentual de citotoxicidade. Glucantime foi usado como controle. 50 45 % Citotoxicidade 40 % Citotoxicidade 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Compostos Teste Teste Compostos Gráfico 12: Efeitos Citotóxicos dos derivados da piridina em macrófagos derivados de monócitos do sangue periférico humano após 24 horas de incubação na presença dos compostos teste [50µm]. 1 Controle; 2 DMSO ; 3 Glucantime ; 4 pCH3, 5 p-OCH3, 6 p-NO2 . Após esse tempo as células foram fixadas em formaldeído 2% e coradas por GIEMSA. As células foram quantificadas por microscopia óptica e os resultados expressos em % de citotoxicidade, conforme descrito nos materiais e métodos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 106 6. Discussão 6.1 – Parte I – Importância do NO na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos Aspectos relacionados a ativação de macrófago foram elucidados por estudos como os realizados por Mackaness dos anos 60 (MACKANESS et al., 1964). Estudando a infecção de camundongo com M. bovis bacilo Calmette-Guerin (BCG) ou Listeria monocytogenes, os autores observaram que a atividade antimicrobiana aumentava dependendo do estímulo, mas de modo antígeno específico. Desde então, outros relatos mostraram que a ativação macrofágica depende de diversas moléculas, especificamente, oriundas de linfócitos T “helper” -1 ativados e células “natural killer” (NK), (ex.:IFN-y) e a rede de citocinas (ex.: IL-12 e IL-18) produzidas pelas células apresentadoras de antígenos (APCs) (STENGER, ROLLINGHOFF, 2001). Macrófagos como células do “sistema fagocítico mononuclear” têm acentuada heterogeneidade fenotípica e, como resultado de diferenciação celular, vasta distribuição tecidual e, de respostas a vários estímulos endógenos e exógenos (STENGER, ROLLINGHOFF, 2001). À despeito da migração constitutiva e induzida, o impacto sobre a diferenciação macrofágica com interação com várias outras células hospedeiras através de moléculas e agentes exógenos deve ser considerado. Essas moléculas ligantes precisam ser reconhecidas por diversos receptores de membrana plasmática, resultando em endocitose, sinalização intracelular e mudanças complexas na ativação e repressão de gens o que as torna Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 107 importantes para o processo como um todo. Sendo assim, estando os macrófagos envolvidos em quase todas as fases da resposta imune e, como principal célula efetora, capaz de responder aos mais variados agentes, até mesmo antes que ocorra a amplificação da resposta imune mediada por célula T, o nosso projeto teve como foco principal a interação de macrófagos humanos com diferentes biopatógenos, como M. leprae, L. amazonensis e F. solani na presença e na ausência do inibidor de NO-sintase (L-NAME). Nossos resultados iniciais mostraram o macrófago ativado, com citoplasma expandido, mais espraiado, apresentando muitas projeções filiformes em sua membrana citoplasmática, com aumento na capacidade de adesão e de se espalhar sobre o substrato, no número de fagossomos e vesículas endocíticas e um núcleo volumoso. Nossas observações estão de acordo com os relatos de North e colaboradores, que ilustram as alterações mofológicas do macrófago após processo de ativação celular (NORTH et al., 1978). Em resposta a estímulos celulares, os macrófagos são ativados, o que lhes permite, entre outras funções, adquirir uma grande capacidade de matar microrganismos e algumas células tumorais. Isso pode ocorrer através de mecanismos oxigênio ou nitrogênio dependentes, nos quais espécies reativas do oxigênio (ROS) e de nitrogênio (RNS) são produzidos (MACMIKING, NATHAN, 1997; CADENAS, CADENAS, 2002). Estes produtos difusos e de vida curta tem papéis na defesa antimicrobiana definido e sinalizada na célula (HAN et al.;2001). ROS e NO podem interagir de diferentes formas e, agir sinergisticamente, causando citotoxicidade. Os radicais gerados reagem como um poderoso agente Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 108 oxidante, o qual é capaz de nitrar proteínas, comprometendo a atividade de diferentes enzimas mitocondriais e causar peroxidação de membranas fosfolipídicas, alterando a fluidez de membranas biológicas e causando a perda da integridade celular (CADENAS, CADENAS, 2002). Macrófagos podem executar sua função endocítica de forma direta, envolvendo a liberação de produtos como radicais de oxigênio e nitrogênio ou pela liberação de citocinas que são prejudiciais aos microrganismos. Eles podem ainda ter uma ação indireta nestas atividades pela secreção de citocinas, como TNF-α, TGF-β e IL-10, as quais sinalizam para outras células como os linfócitos T. Posteriormente, os macrófagos podem tomar parte na iniciação da ativação das células T, através do processamento e da apresentação de antígenos. Assim regulam o sistema imunitário e se envolvem no processo infeccioso, na modulação das resposta imunológica e na inflamação (HONG, et al.; 2005; UNANUE et al.; 1987). 6.1.1 - Efeitos do L-NAME na Interação de M. leprae com macrófagos humanos Macrófagos ativados e neutrófilos expressam a enzima sintetase induzida do NO (iNOS) em várias situações patológicas como Tuberculose, Malária, Leishmaniose, Infecções do trato respiratório e urinário, doenças autoimunes e inflamatórias crônicas (KRONECKE et al., 1998). A iNOS é a enzima responsável pela produção do NO por macrófagos ativados. No entanto, o papel microbicida do NO na Lepra tem sido pouco investigado. NO é altamente instável e se transforma em nitritos/nitratos e a literatura cita apenas alguns poucos trabalhos de investigação Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 109 sobre seu papel nessa patologia (RADA, et al.; 2003; NOSAKI et al.; 1997; KHANOLAR–YOUNG et al.; 1998). Nossos resultados mostraram que na presença do inibidor de NO sintase (L-NAME) os macrófagos apresentaram maior capacidade endocítica evidenciada pelo aumento de M. leprae em seu interior. Esses resultados indicam a importância do NO para a manutenção deste biopatógeno no interior da célula hospedeira. No caso específico da interação de M. leprae com macrófagos humanos, que é uma característica importante na patogênese da Lepra, o NO pode desempenhar um papel importante na resposta imune do hospedeiro, onde a produção elevada desta molécula estaria envolvida na morte do M. leprae. Por questões de biosegurança (lepra é uma patologia que ainda hoje se desconhece o mecanismo de transmissão), a maior parte dos resultados obtidos na pesquisa sobre interação celular na lepra , foram obtidos com M. leprae irradiado , gentilmente fornecido pelo Dr. John Spencer da Colorado University, USA, cuja pesquisa é fonte da procedência mundial de M. leprae irradiado para fins de pesquisa. Assim, neste estudo com o M. leprae só podemos nos referir a endocitose e não, a sobrevivência da bactéria, no interior do macrófago, uma vez que essa se encontrava na forma irradiada, ou seja, morta. De qualquer forma, mesmo incubado com M. leprae “morto”, os macrófagos humanos não tratados foram incapazes de digeri-los. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 110 6.1.2 - Efeitos do L-NAME na Interação de L. amazonensis com macrófagos humanos Em relação ao papel do NO na interação de L. amazonensis com macrófagos humanos, nossos resultados mostram além da endocitose, a sobrevivência do parasita no interior do macrófago humano, a despeito da alta concentração intracelular de NO, após processo de ativação macrofágica causado por esse biopatógeno. Uma vez que o protozoário usado neste trabalho, estava vivo e biologicamente ativo, podemos mencionar o termo “sobrevivência” do protozoário no interior da célula estudada. Os macrófagos desempenham um importante papel contra Leishmania, tanto no sentido de ser a principal célula hospedeira quanto atuando na apresentação de antígenos para as células T (ANTOINE et al, 1991; PRINA et al.; 1993). Eles produzem citocinas que direcionam a resposta para perfil Th1 ou Th2, modulando a resposta imune e influenciando na sobrevivência do parasita intracelular incluindo a produção de NO e ROS que atuam de maneira sinérgica (MOSSER et al., 1999; MAUEL et al., 1991; ASSREUY et al., 1994; GREEN et al., 1990). A literatura cita alguns trabalhos que mostram que a imunidade contra Leishmania major observada em camundongos é caracterizada pela intensa produção de IFN-γ para morte desses parasitas (LOUIS et al.; 1998). O IFN-γ ativa a NO sintase -2 estimulando a produção de NO que são tóxicos para L. major (ASSREUY et al.; 1994). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 111 Por outro lado, a Leishmania tem desenvolvido mecanismos de escape para sobreviver no interior de um meio intracelular completamente hostil como o dos macrófagos , permitindo a sobrevivência desse protozoário mesmo na presença de uma resposta imune celular eficiente. Dentre estas estratégias de escape se encontra a supressão de NO sintase 2 (PROUDFOOT et al.; 1996). Observamos nos nossos resultados que os macrófagos humanos apresentam uma maior quantidade de amastigotas de L. amazonensis em seu interior, ou seja, uma endocitose mais proeminente quando ocorre a interrupção da produção de óxido nítrico pelo tratamento com L-NAME. Esta maior endocitose em macrófagos tratados por L-NAME, é a evidência indireta da importância da produção de NO para o estabelecimento do processo de infecção no macrófago por este biopatógeno. 6.1.3 - Efeitos do L-NAME na Interação de F. solani com macrófagos humanos F. solani é um fungo emergente em infecções oportunistas principalmente em pacientes imunodeprimidos ou com déficit no sistema imunológico devido ao tratamento medicamentoso aplicado à pacientes recém transplantados (SHAYKH et al., 1977; ANAISSIE et al., 1986; ALVAREZ-FRANCO et al., 1992; GUARRO et al., 1995; VENDITTI et al., 1998; GROLL et al., 2001). Como descrito em 2002 por Nucci e colaboradores um dos aspectos mais freqüentes em infecções causadas por Fusarium é o desenvolvimento de lesões de Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 112 pele com o aparecimento disseminado de nódulos na pele, fungemia, com o envolvimento de diversos órgãos, o que pode estar associado a menor resposta imunológica em pacientes imunodeprimidos (GUARRO et al., 1995; NUCCI et al., 2002). A análise dos resultados obtidos da interação de F. solani com macrófagos humanos demonstra que a maior endocitoce ocorre em macrófagos tratados com L-NAME apontando a importância do NO neste processo de infecção. Os nossos resultados sobre interação de Fusarium com macrófagos estão de acordo com TZIANABOS (2000) e MONZON e colaboradores (2001), que relataram que tanto macrófagos como os leucócitos polimorfonucleares apresentam um papel essencial na eliminação de microorganismos, visto que inibem o crescimento das hifas (NELSON et al., 1994; TZIANABOS et al., 2000; MONZÓN, TUDELA, 2001). Os macrófagos incubados na ausência de L-NAME, ou seja, macrófagos capazes de produzir NO, apresentaram uma menor endocitose além de uma menor germinação dos conídios quando comparados aos macrófagos inibidos (Figura 14), o que ressalta a importância da produção de NO para o estabelecimento do processo de infecção causada por este fungo. 6.1.4 - Produção de citocinas (TNF-α α, TGF-β e IL-10) por macrófagos humanos incubados com biopatógenos O crescimento dos patógenos intracelulares depende, não somente, da produção de NO pelo macrófago como também da secreção de citocinas, através da resposta imune celular. As citocinas são um importante grupo de proteínas que Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 113 funcionam como comunicadores intercelulares. Em geral, elas agem localmente, por interação com receptores específicos presentes na membrana citoplasmática das próprias células que as produzem ou de outros tipos celulares (HOLLOWAY, SHANNON, 2001). Estas moléculas têm como principais funções: regular a duração e a intensidade das respostas especificas; recrutar células efetoras para as áreas onde se desenvolvem respostas imunológicas; e induzir a geração e maturação de novas células a partir de seus precursores (HONG et al., 2005). 6.1.4.1 - Mycobacterium Leprae 6.1.4.1.1 – Nível de TNF –α α A dosagem de TNF-α nos sobrenadantes das culturas revelou uma maior produção desta citocina nos macrófagos incubados com a bactéria. Como citado por MORENO e colaboradores (1989) a exposição dos fagócitos à componentes de membrana da micobactéria é o fator que induz essa maior liberação de TNF-α no meio de cultura (MORENO et al.,1989). Esses dados estão de acordo com os encontrados na literatura onde uma maior concentração de TNF-α foi encontrada em células infectadas com micobactéria (ROOK et al., em 1990 ; FILLEY et al., em 1991 ; SARNO et al., 1991 ; KHANOLKAR-YOUNG et al., em 1995 ; HAGGE et al., 2004 ; e MOURA et al., 2007). Além disso, monócitos isolados de sangue periférico de pacientes lepromatosos com Eritema nodoso (episódio reacional da lepra) também secretam maior quantidade de TNF-α quando comparados a indivíduos normais (ROOK et al., 1990; FILLEY et al., 1991; SANTOS et al., 1993). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 114 Na Lepra, um modelo hipotético para a interação entre células dendríticas, macrófagos e células T tanto para a lepra tuberculóide como para lepra lepromatosa foi proposto pelo nosso grupo (SANTOS, et al., 2007). Esse modelo aborda, inicialmente, o perfil de resposta do Th-1 encontrado na forma tuberculóide de lepra, onde os macrófagos infectados por M. leprae expressam MHC-II, CD80 e CD86 sobre a superfície da célula e secretam TNF-α, IL-6, IL-1, IL-12 e IL-18. As citocinas IL-12 e IL-18 agiriam sinergisticamente sobre os linfócitos T, levando à secreção de IFN-γ. Além disso, células dendríticas (DCs) estimuladas por M. leprae secretariam níveis consideráveis de IL-12 e IFN-γ, em resposta a uma produção menos pronunciada de IL-12 pelo macrófago estimulado pelo M. leprae. Consequentemente, tanto IL-12 quanto IFN-γ (produzido principalmente pela DC) agiriam, sinergisticamente, sobre a célula T para induzir secreção de IFN-γ e dessa forma, os macrófagos (sem expressão DC-SIGN) poderiam ser ativados para produzirem ROS e NO, levando à morte da bactéria que é observada na forma tuberculóide da lepra. Na lepra lepromatosa, diferentemente da lepra tuberculóide, o baixo nível ou mesmo falta de expressão de algumas moléculas sinalizadoras do sistema imune, aparentemente justifica a resposta imune defeituosa da célula T observada nessa forma de doença. Neste modelo, para lepra lepromatosa, a IL-4 secretada pela célula Th-2 poderia induzir a expressão DC-SIGN no macrófago e, portanto, aumentar a entrada de M. leprae nessa célula através da cascata DC-SIGN. Simultaneamente, a IL-10 produzida pelo macrófago poderia converter DCs em macrófagos permitindo a entrada ilimitada de M. leprae nessa célula, e mantendo, Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 115 consequentemente, a replicação ativa da bactéria dentro do macrófago (SANTOS, et al., 2007). 6.1.4.1.2 – Nível de TGF-β β TGF-β é uma citocina conhecida por inibir a iNOS induzida por TNF-α e IFN-γ. Esta citocina se encontra elevado na lepra lepromatosa e em baixo nível em pacientes com reação do tipo I (KHANOLKAR-YOUNG, LOCK-WOOD, 1998). Os resultados da produção de TGF-β nos sobrenadantes de cultura de macrófagos, obtidos neste trabalho, na ausência e na presença de M. leprae encontram-se elevados, sendo que na presença de L-NAME ocorre uma diminuição dos níveis de TGF-β. Resultado esse que está de acordo com os dados publicados na literatura por GOULART e colaboradores, 2000 e KISZEWSKI e colaboradores, 2003, onde macrófagos de camundongos incubados com o M. leprae produzem uma maior concentração de TGF-β (GOULART et al., 2000; KISZEWSKI et al., 2003). 6.1.4.1.3 – Nível de IL-10 A literatura (GOULART et al., 2000 ; ADAMS et al., 2001 ; e por MOURA et al.,2007) descreve um aumento na produção de IL-10 em culturas de células em interação com M. leprae. A avaliação do nível de IL-10 nos sobrenadantes das culturas de macrófagos incubados com M. leprae realizados neste trabalho mostrou uma Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 116 elevação ainda nas células controle (com ausência de M. leprae) (Gráfico 8), o que dificultou a análise dos resultados e indica a necessidade de testes com células de outros doadores. 6.1.4.2 - Leishmania amazonensis 6.1.4.2.1 – Nível de TNF-α α Nossos resultados das dosagens de TNF-α no sobrenadante das culturas demonstram um acentuado aumento na produção de TNF-α por macrófagos incubados com L. amazonensis, não havendo diferença para células na ausência ou na presença de L-NAME (Gráfico 4) . Esses resultados corroboram com os dados da literatura, onde camundongos e células de cultura infectados com Leishmania promovem o aumento da expressão de RNAm TNF-α (GOMES et al., 2003; NASHLEANAS et al., 2000; MARTIN et al., 1994; KAMIJO et al., 1994; THEODOS et al., 1991). 6.1.4.2.2 - Nível de TGF-β β Gomes e colaboradores (2003) investigaram o papel das citocinas TGF-β e IL-10 implicadas nas respostas com perfil Th2, no processo de infecção de macrófagos de camundongos CBA/J com L. amazonensis. Eles observaram que TGF-β suprime a expressão da enzima NO-sintase indutível (iNOS), enquanto a concentração desta citocina e a expressão de RNAm nos sobrenadantes das culturas se mostraram aumentadas em comparação com os valores da concentração de TGF-β nas culturas controle (GOMES et al., 2003). Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 117 No nosso trabalho, as dosagens de TGF-β dos sobrenadantes da cultura de macrófagos humanos com L. amazonensis, também apresentaram um aumento da concentração de TGF-β em comparação com as culturas controle. Os macrófagos capazes de sintetizar NO apresentaram a produção de TGF-β maior que os macrófagos incapazes de sintetizar NO. Esse resultado está de acordo com os trabalhos encontrados na literatura, onde células infectadas produzem uma maior liberação de TGF-β quando comparadas aos seus respectivos controles (SWAIN, et al., 1991; BARRAL, et al., 1993; SCHMITT, et al., 1994; BARRAL, et al., 1995; WILSON, et al., 1998; GANTT, et al., 2003). 6.1.4.2.3 – Nível de IL-10 Trabalhos publicados na literatura citam um aumento na expressão de RNAm IL-10 em cultura de macrófagos de camundongos em interação com L. amazonensis (MELBY et al., 1998; GOMES et al., 2003). Esse aumento na produção de IL-10 em células infectadas também foi observado por BARRAL, 1993 e LI e colaboradores,1996 (BARRAL et al., 1993; LI et al., 1996). De forma similar, nossos resultados de dosagens de IL-10 apresentam um discreto aumento na produção de IL-10 em macrófagos incubados com L. amazonensis tanto na ausência como na presença de L-NAME. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 118 6.1.4.3 - Fusarium solani 6.1.4.3.1 – Nível de TNF-α α Anaissie e colaboradores (1986) demonstraram que o F. solani tem a capacidade de invadir a parede do vaso sanguíneo de pacientes imunodeprimidos, causando dano ao tecido e posterior necrose. Essa invasão possivelmente é mediada pela indução da liberação de TNF-α no local, ocorrendo então a disseminação do fungo pelo organismo (ANAISSIE et al., 1986). Os nossos resultados obtidos com a incubação de F. solani com macrófagos humanos demonstraram uma intensa elevação na produção de TNF-α nas primeiras 24 horas de incubação. Nos macrófagos inibidos com LNAME a concentração de TNF-α foi discretamente menor do que em macrófagos não tratados (Gráfico 7). Esse resultado corrobora com os dados encontrados na literatura que citam outro fungo da mesmo gênero – F. moniliforme – como indutor do aumento da expressão do gene de TNF-α em macrófagos de camundongo e em células de linhagem desses animais (TOLLESON et al., 1996; DUGYALA et al., 1998; CIACCI-ZANELLA et al.,1999; MOBIO et al., 2000; HE et al., 2001). 6.1.4.3.2 - Nível de TGF-β β Nossos resultados demonstraram um discreto aumento na produção de TGF-β em macrófagos incubados com F. solani, sendo essa produção diminuída em macrófagos tratados com L-NAME. Estes resultados são análogos à trabalhos encontrados na literatura relatando um aumento da expressão de TGF-β, como por exemplo, os artigos científicos publicados por Lemmer e colaboradores (1999) e por Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 119 Sanderson e colaboradores (1995) que detectaram o aumento da expressão de TGF-β em células hepáticas de camundongos submetidas a micotoxina fumonisina produzida por F. moniliforme, fungo do mesmo gênero ao utilizado em nossos experimentos (SANDERSON et al., 1995; LEMMER et al., 1999). 6.1.4.3.3 - Produção de IL-10 O trabalho publicado por Theumer e colaboradores (2002) demonstrou que o tratamento de cobaias com a micotoxina fumonisina produzida por espécies do gênero Fusarium produz a liberação de uma menor concentração da citocina IL10 no sobrenadante da cultura de macrófagos de camundongo (THEUMER et al., 2002). De forma diferente, os resultados encontrados nos nossos experimentos mostraram um leve aumento na concentração de IL-10 no sobrenadante da cultura de macrófagos incubados com F. solani tanto na ausência quanto na presença de LNAME. Contudo, uma vez que o controle (macrófago sem F. solani) também se encontra aumentado para produção de IL-10, isso indica a necessidade de repetição dos ensaios. Em conjunto, nossos resultados demonstram que macrófagos humanos foram capazes de produzir NO em resposta a incubação seja por M. leprae, L. amazonensis ou F. solani. Esses dados foram evidenciados de forma indireta, uma vez que na presença de inibidor de NO sintase (L-NAME), observamos uma maior quantidade desses biopatógenos no interior dessas células. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 120 6.2 – Parte II – Teste do Potencial anti-leishmania de compostos da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina Várias pesquisas têm sido realizadas com o objetivo de se desenvolver novos protocolos e medicamentos para o tratamento da leishmaniose. Nos dias atuais, a situação se encontra mais crítica em pacientes imunodeprimidos, onde a Leishmania aparece como um importante agente oportunista (COURA et al., 1987; SOONG et al., 1995; CARVALHO et al, 2000; DESJEUX, ALVAR, 2003). No caso de pacientes imunodeprimidos, existem formas clínicas incomuns e resistência ao tratamento atualmente utilizado, por exemplo na forma tegumentar da doença (DEY et al., 2000). A imunodepressão causada por infecções virais (ex: HIV), aumenta o número de casos relatados de leishmaniose visceral (VL) em países onde a doença era considerada rara, como França, Itália, Espanha e Portugal (Desjeux, Alvar, 2003). Evidências epidemiológicas indicam que dentro desse grupo, a transmissão ocorre principalmente devido ao compartilhamento de seringas contaminadas pelos usuários de drogas. Outra razão para o aumento de casos de leishmaniose, envolve o número maior de transplantes de órgãos, que necessita de uso contínuo de medicamentos imunodepressores, o que eleva o risco para o paciente consideravelmente. As manifestações clínicas da leishmaniose podem resultar da ativação de infecções ocultas em pacientes recentemente transplantados com órgãos contaminados ou com alta susceptibilidade à transmissão natural da doença (BERMAN, 1988; MURRAY et al., 2003). Além das infecções ocultas, a imunodepressão pode alterar os sintomas clínicos mais comumente associados a Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 121 algumas espécies de Leishmania, como por exemplo Leishmania (viannia) braziliensis, que pode causar infecção visceral (SOONG et al., 1995) ou lesão de pele disseminada (COURA et al., 1987) em pacientes com HIV positivo. Os níveis de transmissão também podem ser aumentados quando o inseto vetor se alimenta em indivíduos imunocomprometidos com elevada parasitemia (MORALES et al., 2003). Atualmente, existem diferentes drogas para o tratamento da leishmaniose incluindo: a) Antimoniais que não foram aprovados pelo Food nad Drugs Administration – EUA (FDA); b) Pentostan, permitido pelo CDC (Center for Disease Control and Prevention – Atlanta) e usado principalmente em países de língua inglesa; c) Glucantime, que é utilizado no Brasil dentre outros países da América Latina. De acordo com a OMS, a eficiácia da terapia envolvendo glucantime varia de acordo com o protocolo de tratamento aplicado e com a área geográfica onde esse medicamento está sendo utilizado (CARVALHO et al., 2000). As diferentes respostas clínicas para tratamento da leishmaniose visceral, leishmaniose cutânea e leishmaniose tegumentar americana usando antimoniais pentavalentes, são um problema para o processo de cura em pacientes com leishmaniose. Dentre estes problemas, estão incluídos, a acumulação da droga nos tecidos como o fígado e o baço, como também mialgia, pancreatite, arritmia cardíaca e hepatite, que podem acarretar na diminuição ou na suspensão do tratamento, e podem provocar o aparecimento de resistência aos compostos do tratamento (CROFT et al., 2006; ESCOBAR et al., 2001). Nossos resultados com a série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4- (fenilamino)tieno[2,3-b]piridina mostram os compostos 3c (p-CH3) e 3e (p-OCH3) Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 122 como sendo os mais ativos apresentando atividade anti-leishmania, com um perfil mais significativo que o glucantime e, com menor citotoxicidade para célula hospedeira. Sugerindo assim, que o perfil menos polar destes substituintes sejam importantes para a ação destas moléculas sobre o parasita. O tratamento primário contra a leishmaniose incluem antimoniais pentavalentes, principalmente stibogluconato de sódio e formas do antimoniato N-metilglucamine, utilizados desde 1940 (BERMAN et al., 1988; OLLIARO et al., 1993; RAHT et al., 2003). Em alguns casos, outras drogas como as pentamidinas, anfotericina B e paramomicina são utilizadas como segunda opção em casos de resistência, apesar dos seus elevados efeitos tóxicos para os pacientes (RAMOS, 1990; KUHLENCORD et al., 1992; ESCOBAR et al., 2001; BRAY et al., 2003; ROSA et al., 2003). Recentemente, a resistência à pentamidina foi descrita na literatura (BRAY et al., 2003) assim como as dificuldades de tratamento de pacientes imunodeprimidos, onde os medicamentos convencionais são menos eficazes, sendo necessária a implantação de um tratamento com doses mais elevadas e, por um período de tempo mais prolongado (ESCOBAR et al., 2001). A série da 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina se apresenta como uma nova classe promissora de compostos protótipos para o tratamento da leishmaniose. Sendo os compostos 3c (p-CH3) e 3e (p-OCH3) as moléculas mais promissoras para o início deste estudo. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 123 7. CONCLUSÕES 7.1 - Parte I - Importância do NO e citocinas na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos 1. A permanência seja de M. leprae, L. amazonensis ou F. solani no interior de macrófagos humanos é favorecida pela inibição de NO. Sendo assim, NO pode ser um alvo importante para o controle das infecções causadas por estes biopatógenos. Drogas que aumentam a produção de NO podem ser promissoras no tratatamento e erradicação destas patologias. 2. Quanto a secreção de citocinas na interação desses biopatógenos com macrófagos humanos, nossos resultados demonstraram a produção das citocinas como TNF-α, TGF-β e em menor grau de IL-10 por macrófagos humanos após ativação, seja por M.leprae, L. amazonensis ou F. solani. Além disso, observamos que a secreção tanto de TNF-α, TGF-β como IL-10 parece ser independente da produção de NO, visto que após o tratamento com o inibidor de NO (L-NAME), os biopatógenos ainda foram capazes de estimular a produção dessas citocinas quando comparados ao controle, o que sugere o envolvimento de outras vias de produção de citocinas nesse mecanismo. Tomados juntos nossos resultados são relevantes, pois macrófagos são células importantes nos eventos iniciais das infecções cutâneas como Lepra, Leishmaniose e Fusariose que poderão modular o tipo de resposta imune celular, com ação protetora no caso de T helper -1, ou promovendo a doença no caso de T helper -2. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 124 3. Como TNF-α é um potente ativador de macrófago, estímulos químicos, que , juntamente com os biopatógenos fossem introduzidos nas células hospedeiras, poderiam sinergizar para o aumento do nível de NO e, desta forma promover a morte dos biopatógenos estudados. 4. Como IL-10 e TGF-β desativam macrófago, derivados químicos que inibem a produção destas citocinas , poderiam ser usados para aumentar o nível intracelular de NO e causar a morte desses biopatógenos. 5. A produção de TNF-α , IL-10 e TGF-β por macrófagos infectados pelos biopatógenos aqui estudados, parece não ter sido diminuída pela inibição de NO (como visto pelo tratamento das células com L-NAME), sugerindo que, embora, estas citocinas modulem a produção de NO, este radical, por sua vez, não interfere na produção dessas citocinas. 7.2 - Parte II - Teste do Potencial Anti-leishmania dos compostos da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina Dos 11 compostos avaliados quanto ao potencial leishmanicida, apenas os derivados 3c e 3e da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3b]piridina mostraram-se ativos para L. amazonensis, apresenando EC50 de 29,49µM e 32,23µM, respectivamente, mostrando-se promissores para o desenvolvimento de novos fármacos. Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 125 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABBAS, A.K.; LICHTMAN, A.H.; POBER, J.S. 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Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 140 Índice Lista de Abreviaturas ............................................................................................................... i Lista de Figuras ....................................................................................................................... ii Lista de Gráficos...................................................................................................................... iii Resumo .................................................................................................................................. iv Abstract ................................................................................................................................... v 1. Introdução .......................................................................................................................... 19 1.1 Considerações gerais ............................................................................................. 19 2. Revisão da Literatura ........................................................................................................ 26 2.1 - Introdução - Parte I............................................................................................. 26 2.1.1 - Alguns aspectos relevantes sobre a resposta imune ................................... 26 2.1.2 - Resposta Imune Inata - Mecanismos Não Específicos ................................ 27 2.1.3 - Resposta Imune Adaptativa......................................................................... 28 2.1.4 - Macrófagos – Origem e Ativação................................................................ 30 2.1.5 - Macrófagos: Sistema Endossomal e Apresentação de Antígeno................. 35 2.1.6 - Óxido Nítrico............................................................................................... 36 2.1.7 - Interação de Mycobacterium leprae com macrófagos e citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10)........................................................................................................ 40 2.1.8 - Interação de Leishmania amazonensis com macrófagos e citocinas (TNFα, TGF-β e IL-10) ................................................................................................... 44 2.1.9 - Interação de Fusarium solani com macrófagos e citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10)................................................................................................................... 47 2.2 - Introdução - Parte II............................................................................................ 51 2.2.1 - Tratamento da Leishmaniose: ainda um desafio ......................................... 51 2.2.2 - Novas alternativas: Associação de drogas com lipossomas ....................... 56 2.2.3 - Novas Drogas Derivadas de Microrganismos e Plantas .............................. 59 2.2.4 - Desenvolvimento Racional de Fármacos..................................................... 62 2.2.5 - Novas Drogas de Origem Sintética.............................................................. 64 2.2.6 - Tratamento e o Sistema Imune.................................................................... 67 3. Objetivos ............................................................................................................................ 69 4. Materiais e Métodos........................................................................................................... 70 4.1 – Cultura de Células ............................................................................................. 70 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 141 4.1.1 - Processamento de Macrófagos ................................................................... 70 4.2 – Procedência dos Biopatógenos ....................................................................... 71 4.2.1 – Mycobacterium leprae................................................................................. 71 4.2.2 – Leishmania amazonensis ........................................................................... 71 4.2.3 – Fusarium solani .......................................................................................... 71 4.3 – Interação entre Macrófagos Humanos e Patógenos ....................................... 72 4.3.1 - Mycobacterium leprae ................................................................................. 72 4.3.2 - Leishmania amazonensis ............................................................................ 73 4.3.3 - Fusarium solani ........................................................................................... 73 4.4 - Microscopia Eletrônica ...................................................................................... 73 4.5 - Detecção de Citocinas ....................................................................................... 74 4.6 – Teste do Potencial Leishmanicida dos Derivados Piridínicos ....................... 74 4.6.1 – Procedência dos Derivados Piridínicos....................................................... 74 4.6.2 – Preparação dos Derivados Piridínicos ........................................................ 75 4.6.3 - Cultura de Leishmania................................................................................. 76 4.6.4 - Avaliação Anti-leishmania das Drogas......................................................... 76 4.6.5 – Avaliação da EC50 de Derivados Piridínicos .............................................. 76 4.6.6 - Teste de citotoxicidade em cultura de células humanas .............................. 76 5. Resultados ......................................................................................................................... 78 5.1 - Parte I – Importância do NO na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos ................................................................................................ 78 5.1.1 – Efeitos de inibidores da enzima NO sintase (L-NAME) na Interação de M. leprae com macrófagos humanos .......................................................................... 79 5.1.2 – Efeitos do inibidor da enzima NO sintase (L-NAME) na Interação da L. amazonensis com macrófagos humanos .............................................................. 87 5.1.3 – Efeitos do inibidor da enzima NO sintase (L-NAME) na Interação da F. solani com macrófagos humanos .......................................................................... 89 5.2 – Avaliação por Dosagem de Citocinas ............................................................. 91 5.2.1 – Dosagem de TNF-α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com M. leprae. ................................................................... 91 5.2.2 – Dosagem de TNF-α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com L. amazonensis. ......................................................... 95 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 142 5.2.3 – Dosagem de TNF-α, TGF-β e IL-10 em sobrenadante de cultura de macrófagos incubados com F. solani...................................................................... 98 5.3 - Teste do Potencial Anti-leishmania de compostos da série 5-(4,5-diidro-1Himidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina ....................................................... 102 5.3.1 - Atividade Anti-leishmania ............................................................................ 102 5.3.2- Teste de Citotoxicidade ................................................................................ 104 6. Discussão........................................................................................................................... 106 6.1 – Parte I – Importância do NO na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos ................................................................................................ 106 6.1.1 - Efeitos do L-NAME na Interação de M. leprae com macrófagos humanos ................................................................................................................ 108 6.1.2 - Efeitos do L-NAME na Interação de L. amazonensis com macrófagos humanos ................................................................................................................ 110 6.1.3 - Efeitos do L-NAME na Interação de F. solani com macrófagos humanos ............................................................................................................... 111 6.1.4 - Produção de citocinas (TNF-α, TGF-β e IL-10) por macrófagos humanos incubados com biopatógenos ................................................................................. 112 6.1.4.1 - Mycobacterium Leprae ............................................................................ 113 6.1.4.1.1 – Nível de TNF –α ................................................................................ 113 6.1.4.1.2 – Nível de TGF-β ................................................................................. 115 6.1.4.1.3 – Nível de IL-10 ................................................................................... 115 6.1.4.2 - Leishmania amazonensis ......................................................................... 116 6.1.4.2.1 – Nível de TNF-α .................................................................................. 116 6.1.4.2.2 - Nível de TGF-β................................................................................... 116 6.1.4.2.3 – Nível de IL-10 .................................................................................... 117 6.1.4.3 - Fusarium solani ........................................................................................ 118 6.1.4.3.1 – Nível de TNF-α .................................................................................. 118 6.1.4.3.2 - Nível de TGF-β................................................................................... 118 6.1.4.3.3 - Produção de IL-10 .............................................................................. 119 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira Pós-Graduação em Patologia 143 6.2 – Parte II – Teste do Potencial anti-leishmania de compostos da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina ........................... 120 7. Conclusões ........................................................................................................................ 123 7.1 - Parte I - Importância do NO e citocinas na Interação de Biopatógenos com Macrófagos Humanos....................................................................................... 123 7.2 - Parte II - Teste do Potencial Anti-leishmania dos compostos da série 5-(4,5-diidro-1H-imidazol-2-il)-4-(fenilamino)tieno[2,3-b]piridina ............................ 124 8. Referências Bibliográficas ................................................................................................ 125 Anexos.................................................................................................................................... 140 Dissertação de Mestrado Rodrigo Tonioni Vieira