Autofagia no Trypanosoma cruzi: produto do mecanismo de ação de naftoquinonas e da resposta ao estresse de pH e nutricional

• Main Author: Fernandes, Michelle Casal
• Other Authors: Moraes, Milton Ozório
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Oswaldo Cruz 2013
• Subjects: Trypanosoma cruzi; Naftoquinonas; Autofagia; Quimioterapia
• Online Access: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/7034

Submitted by Alessandra Portugal ([e-mail]) on 2013-10-02T15:19:11Z No. of bitstreams: 1 Michelle Casal Fernandes.pdf: 12707205 bytes, checksum: 040075e6235acdaf47b50c64d61e086a (MD5) === Made available in DSpace on 2013-10-02T15:19:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michelle Casal Fernandes.pdf: 12707205 bytes, checksum: 040075e6235acdaf47b50c64d61e086a (MD5) Previous issue date: 2012 === Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil === A doença de Chagas, causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi, representa um sério problema de Saúde Pública na América Latina, cujo tratamento clínico é insatisfatório. Nesse contexto, muitos esforços têm sido dirigidos para o desenvolvimento de novas drogas visando o tratamento desta doença negligenciada. Na medicina popular, produtos naturais ricos em naftoquinonas têm sido utilizados no combate de diferentes doenças parasitárias. Nosso grupo vem investigando a atividade de naftoquinonas e derivados sobre formas tripomastigotas de T. cruzi. No presente estudo, dentre 32 hidroxinaftoquinonas que tiveram sua atividade tripanocida avaliada, o composto 1C foi o mais ativo (IC50/24h=77,3 ±6,8 μM). Estudos prévios do nosso grupo com outra classe de derivados de naftoquinonas apontaram para a naftoquinona triazólica (NT) como um composto promissor, sendo esta mais ativa que a droga padrão benznidazol. Nesta dissertação, o mecanismo de ação de NT foi estudado, sendo observados danos ultraestruturais em epimastigotas como a ruptura dos reservosomos, blebbing da membrana flagelar, desorganização do Golgi, aparecimento de estruturas membranares concêntricas no citosol e parasitos anormais com múltiplos flagelos. Diferentemente do tratamento com outras naftoquinonas, NT não induziu alterações na mitocôndria, dado este confirmado pela análise do potencial de membrana mitocondrial (Δm) por citometria de fluxo. Pela mesma técnica, ainda foram demonstrados o efeito de NT no bloqueio da mitose e no aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). O principal fenótipo induzido pelo tratamento com essa naftoquinona foi o aparecimento de perfis de retículo endoplasmático envolvendo organelas, que juntamente com o aumento da marcação com monodansilcadaverina (MDC) observado, sugere a autofagia como parte do mecanismo de ação tripanocida da NT. O T. cruzi apresenta-se em três diferentes formas evolutivas e durante seu ciclo de vida é exposto a condições físico-químicas adversas como variações no pH e escassez de nutrientes. A avaliação do efeito de tais condições se constituiu em um dos objetivos deste estudo. Análises por citometria de fluxo demonstraram que epimastigotas submetidos a estresse de pH e escassez nutricional apresentaram um aumento na produção de EROs, sendo também observada uma queda do Δm apenas após estresse de pH. A microscopia eletrônica de transmissão revelou um inchaço mitocondrial com desorganização das cristas, presença de estruturas membranares concêntricas citosólicas e no interior de organelas, perfis de retículo endoplasmático envolvendo estruturas subcelulares, perda de eletrondensidade dos reservosomos com invaginação da sua membrana e intensa vacuolização citoplasmática. Estes fenômenos característicos de autofagia, reforçados pela ausência de ruptura de membrana plasmática, de fragmentação do DNA e pelo aumento na marcação de MDC, indicam que esta via participa da resposta do protozoário aos diferentes tipos de estresses induzidos. === Chagas’ disease, caused by the protozoa Trypanosoma cruzi, represents a severe Public Health problem in Latin America, being its clinical treatment unsatisfactory. In this framework, several efforts have been directed for the development of novel drugs for the treatment of this negllected disease. In the folk medicine, natural products containing naphthoquinones have been employed for the treatment of different parasitic illnesses. Our research group has been investigating the activity of naphthoquinones and derivatives against T. cruzi bloodstream trypomastigotes. In the present study, among 32 hydroxinaphthoquinones, evaluated for their trypanocidal activity, compound 1C was the most effective (IC50/24h=77,3 ± 6,8 μM). Previous studies by our group with another naphthoquinones class of derivatives, pointed to the triazolic naphthoquinone (NT) as a promising compound, being more active than the reference drug benznidazol (IC50/24h=103,6 ± 0,6 μM). In this work, the mechanism of action of NT was also studied, being many ultrastructural damage described in epimastigotes such as the rupture of the reservosomes membrane, blebbing in the flagellar membrane, Golgi disruption, the formation of concentric membranous structures in the cytosol and the appearance of abnormal parasites with multiple flagella. Differently from the treatment with other naphthoquinones, NT did not induce mitochondrial alterations, data confirmed by mitochondrial membrane potential (Δm) by flow cytometry. By the same technique, it was also demonstrated the effect of NT on mitosis blockage and in the increase in reactive oxygen species (ROS) production. The main phenotype induced by the treatment with this naphthoquinone was the appearance of endoplasmic reticulum profiles surrounding organelles associated with the increase in monodansylcadaverine (MDC) labeling observed, suggests that autophagy is involved in the trypanocidal effect of NT. T. cruzi presents three different evolutive forms, and during its life cycle is exposed to adverse physico-chemical conditions such as pH variation and the shortage of nutrients, being the evaluation of the effect of these conditions one of the goals of this study. Flow cytometric analysis demonstrated that epimastigotes submitted to pH stress and nutritional scarcity presented an increase in ROS generation, being also observed a decrease in Δm detected only after the pH stress. The transmission electron microscopy revealed the mitochondrial swelling with crists disorganization, the formation of membranous concentric structures in the cytosol or inside organelles, the appearance of endoplasmic reticulum profiles surrounding subcellular structures, loss of reservosome electrondensity with the invagination of its membrane, and the intense citoplasmic vacuolization. Such characteristic phenomena of autophagy, reinforced by the absence of the plasma membrane rupture, DNA fragmentation and increase in MDC labeling, indicate that this pathway participates in the protozoa response to different types of induced stresses.