RELEVÂNCIA DO CANAL IÔNICO TRPV1 NO DESENVOLVIMENTO DA MALÁRIA CEREBRAL.

Abstract

Malaria is an infectious, systemic and parasitic disease of global importance, with a high morbidity and mortality rate. Severe malaria is a neurological complication associated with brain inflammation which can lead to death or cause neurological sequelae in surviving patients. The patient's innate immune response plays a decisive role in host defense and also in the pathogenesis of cerebral malaria, since the presence of infected erythrocytes sequestered in the endothelium of the cerebral microcirculation triggers the mechanisms of the oxidative and nitrosative stress, with excessive production of reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species, molecules related to lipid peroxidation, causing damage not only to the parasite, but also to endothelial cells and to the integrity of the blood-brain barrier, exposing then, the central nervous system to Plasmodium facliparum (in humans) and P. berghei ANKA (in rodents). Among the several changes occurring in the host in cerebral malaria, oxidative/nitrosative stress is essential for killing the parasite and signaling the immune response; in addition, the mechanism of action of several antimalarial drugs currently available targets the increase of oxidative stress, reducing parasitemia and controlling infection. In the human organism, oxidative/nitrosative stress is regulated by a group of cell membrane receptors, such as TRPV1. It was recently shown that the transient potential receptor vaniloid 1 (TRPV1), an oxidative stress sensor, modulates the peripheral immune response to malaria; however, little is known of its relevance to the cerebral changes caused in the sereve form of the disease. Therefore, the relevance of the TRPV1 in the development of cerebral malaria induced by Plasmodium berghei ANKA (1x106 infected RBCs per animal, i.p) in wild type (WT) and knockout (TRPV1KO) mice, were investigated. In another set of experiments, the use of the selective TRPV1 antagonist, SB366791, was also studied. The results show that P. berghei ANKA-induced infection significantly reduces TRPV1 expression in brain tissue. Furthermore, TRPV1 KO animals were protected against morbidity and mortality caused by cerebral malaria by attenuating the signs and symptoms of the disease as well as mortality without affecting the parasitaemia. This response was associated with reduced cerebral edema formation and modulation of gene expression of blood-brain barrier integrity markers (claudin-5 and JAM-A), as well as increased production of reactive species generated by tissue and plasma oxidative stress; and reduction in the production of systemic and cerebral cytokines. Treatment with SB366791 initiated after induction of the cerebral malaria promoted enhanced TRPV1 gene expression in the brain and increased mouse survival. Our data from the present thesis indicate for the first time that the TRPV1 ion channel contributes to the development and prognosis of cerebral malaria by modulating cerebral inflammation, therefore, it may be suggested as a therapeutic target for the treatment of Plasmodium falciparum-infected patients.

La malaria es una enfermedad infecciosa, sistémica y parasitaria de importancia mundial, con una alta tasa de morbilidad y mortalidad. El paludismo grave es una complicación neurológica asociada a la inflamación cerebral que puede provocar la muerte o causar secuelas neurológicas en los pacientes supervivientes. La respuesta inmune innata del paciente juega un papel decisivo en la defensa del huésped y también en la patogénesis del paludismo cerebral, ya que la presencia de eritrocitos infectados secuestrados en el endotelio de la microcirculación cerebral desencadena los mecanismos del estrés oxidativo y nitrosativo, con una excesiva producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y nitrógeno (RNS), moléculas relacionadas con la peroxidación lipídica, causando daños no sólo al parásito, sino también a las células endoteliales y a la integridad de la barrera hematoencefálica, exponiendo entonces, el sistema nervioso central al Plasmodium facliparum (en los humanos) y al P. berghei ANKA (en roedores). Entre los diversos cambios que se producen en el huésped en el caso del paludismo cerebral, el estrés oxidativo/negativo es esencial para matar al parásito y señalar la respuesta inmunitaria; además, el mecanismo de acción de varios medicamentos antipalúdicos actualmente disponibles tiene como objetivo el aumento del estrés oxidativo, la reducción de la parasitemia y el control de la infección. En el organismo humano, el estrés oxidativo/negativo está regulado por un grupo de receptores de la membrana celular, como el TRPV1. Recientemente se ha demostrado que el receptor potencial transitorio vaniloide 1 (TRPV1), un sensor de estrés oxidativo, modula la respuesta inmune periférica a la malaria; sin embargo, se sabe poco de su relevancia en los cambios cerebrales causados en la forma sereve de la enfermedad. Por lo tanto, se investigó la relevancia del VRPV1 en el desarrollo de la malaria cerebral inducida por Plasmodium berghei ANKA (1x106 glóbulos rojos infectados por animal, p.i.) en ratones de tipo silvestre (WT) y knockout (TRPV1KO). En otro conjunto de experimentos, también se estudió el uso del antagonista selectivo del VRP1, el SB366791. Los resultados muestran que la infección inducida por P. berghei ANKA reduce significativamente la expresión del TRPV1 en el tejido cerebral. Además, se protegió a los animales KO del VRPV1 contra la morbilidad y la mortalidad causadas por la malaria cerebral, atenuando los signos y síntomas de la enfermedad, así como la mortalidad, sin afectar a la parasitemia. Esta respuesta se asoció con la reducción de la formación de edemas cerebrales y la modulación de la expresión génica de los marcadores de integridad de la barrera hematoencefálica (claudin-5 y JAM-A), así como con el aumento de la producción de especies reactivas generadas por el estrés oxidativo tisular y plasmático; y la reducción de la producción de citoquinas sistémicas y cerebrales. El tratamiento con SB366791 iniciado después de la inducción de la malaria cerebral promovió la mejora de la expresión del gen TRPV1 en el cerebro y el aumento de la supervivencia de los ratones. Nuestros datos de la presente tesis indican por primera vez que el canal iónico del TRPV1 contribuye al desarrollo y pronóstico de la malaria cerebral mediante la modulación de la inflamación cerebral, por lo que puede ser sugerido como una diana terapéutica para el tratamiento de los pacientes infectados con Plasmodium falciparum.