Participação de vesículas extracelulares na dinâmica de infecção de Trypanosoma cruzi em células hospedeiras

Abstract

Resumo: O protozoário Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da Doença de Chagas, que inicialmente se restringia às Américas, porém tem se disseminado pelo mundo todo, atingindo milhões de indivíduos. Durante a infecção no hospedeiro, as diferentes formas evolutivas do parasito enfrentam distintos cenários: enquanto as formas metacíclicas são responsáveis pelo primeiro contato com o hospedeiro e devem sobrepassar o ataque do sistema imunológico inato do mamífero, as formas tripomastigotas sanguíneas (ou, experimentalmente, as formas tripomastigotas derivadas de cultivo) são responsáveis pela persistência da infecção e lidam com uma resposta imune adquirida. Para o sucesso da infecção, T. cruzi apresenta diferentes mecanismos para evadir ao sistema imune e invadir células do hospedeiro, expressando diferentes moléculas em sua superfície e liberando vesículas extracelulares (VEs). As VEs são pequenas nanopartículas compostas por uma bicamada lipídica, de tamanho, conteúdo e composição de membrana heterogêneos e dinâmicos. Atualmente, as VEs compreendem microvesículas e exossomos, conforme seu tamanho e biogênese. Nosso grupo mostrou que as VEs derivadas da interação entre T. cruzi e células hospedeiras tem capacidade de inibir o sistema complemento e aumentam a invasão de formas metacíclicas de T. cruzi às células de mamíferos. Visto que as diferentes formas infectivas do parasito enfrentam diferentes cenários durante a infecção e que as VEs representam um importante componente da comunicação celular entre patógenos com o hospedeiro, o presente projeto objetivou caracterizar VEs derivadas da interação de formas tripomatigotas de cultura celular de T. cruzi com células hospedeiras, com intuito de avaliar seu papel na modulação da resposta imune e sua influência sobre a dinâmica de infecção e permanência intracelular do parasito. Para isso, foram utilizadas duas cepas com diferentes características genéticas e de virulência (CL Brener e Dm28c), sendo que Dm28c é mais infectiva e possui maior taxa de liberação de TCTs a partir de células infectadas. Nós mostramos também que T. cruzi interage diferentemente com células de mioblasto e células de epitélio intestinal, o que poderia simular os ambientes encontrados pelo parasito no hospedeiro. As VEs derivadas da interação de T. cruzi com mioblasto e epitélio intestinal se diferem na ação sobre a infecção e na composição. Além disso, vimos que VEs possuem papel modulatório sobre células dendríticas e mostramos resultados iniciais do efeito das VEs sobre a infecção in vivo. Assim, estes resultados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de virulência e persistência do parasito, abrindo caminhos para os avanços no entendimento da Doença de Chagas.

Abstract: The protozoan Trypanosoma cruzi is the etiological agent of Chagas disease, which was initially restricted to the Americas, but has spread throughout the world, reaching millions of individuals. During host infection, the different evolutionary forms of the parasite face different scenarios: while the metacyclic forms are responsible for the first contact with the host and must overcome the attack of the mammal's innate immune system, the blood trypomastigotes (or, experimentally, the culture-derived trypomastigotes) are responsible for the persistence of the infection and deal with an acquired immune response. For successful infection, T. cruzi has different mechanisms to evade the immune system and invade host cells, expressing different molecules on its surface and releasing extracellular vesicles (EVs). EVs are small nanoparticles composed of a lipid bilayer, with heterogeneous and dynamic size, content and membrane composition. Currently, EVs comprise microvesicles and exosomes, depending on their size and biogenesis. Our group showed that EVs derived from the interaction between T. cruzi and host cells have the capacity to inhibit the complement system and increase the invasion of metacyclic forms of T. cruzi to mammalian cells. Since the different infective forms of the parasite face diverse scenarios during infection and that EVs represent an important component of cellular communication between pathogens and the host, the present project aimed to characterize EVs derived from the interaction of tissue-derived trypomatigotes forms of T. cruzi with host cells, in order to evaluate its role in modulating the immune response and its influence on the dynamics of infection and intracellular permanence of the parasite. For this, two strains with distinct genetic and virulence characteristics were used (CL Brener and Dm28c), with Dm28c being more infective and having a higher TCTs release rate from infected cells. We also showed that T. cruzi interacts differently with myoblast cells and intestinal epithelial cells, which could simulate the environments found by the parasite in the host. EVs derived from the interaction between T. cruzi and myoblast or intestinal epithelium differ in their action during infection and composition. Furthermore, we saw that EVs have a modulatory role on dendritic cells and we showed initial results of the effect of EVs on in vivo infection. Thus, these results can contribute to the understanding of the mechanisms of virulence and persistence of the parasite, paving the way for advances in the understanding of Chagas disease.