Evaluación de la capacidad inmunomoduladora de antígenos de Fasciola hepática : aplicación en la inducción de mecanismos de protección

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2019La fasciolosis es una parasitosis causada por el helminto, Fasciola hepatica (F. hepatica), clasificada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como una enfermedad tropical desatendida. Durante su migración en el hospedador definitivo, F. hepatica excreta-secreta numerosos productos, dentro de los cuales se encuentran enzimas pertenecientes a la familia de las catepsinas. Estas cisteín proteasas desempeñan un papel crítico en funciones vitales para la supervivencia del parásito, y a su vez modulan la respuesta inmune del hospedador. Una de las últimas proteasas de esta familia en ser descripta es Catepsina L3 (FhCL3). FhCL3 se expresa durante el estadío juvenil o invasivo del parásito, en el cual realiza el pasaje a través de la pared intestinal. Se ha reportado que FhCL3 presenta una importante actividad colagenolítica que podría facilitar la invasión del parásito a través de los tejidos del hospedador. Por esta razón, FhCL3 sería un factor esencial en el desarrollo de la patología. Sin embargo, no hay información respecto a la interacción de FhCL3 con el sistema inmune. En el presente trabajo se estudió la capacidad de FhCL3 para modular la activación de las células presentadoras de antígenos por excelencia, las células dendríticas (CDs) y su influencia en la respuesta inmune adaptativa. Los resultados obtenidos en esta tesis mostraron que FhCL3 promueve la activación del inflamasoma NLRP3, en ausencia de otros estimuladores como patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) y/o activadores de NLRP3. Este fenómeno se evidencia por la secreción de cantidades significativas de interleuquina 1 beta (IL-1β) e IL-18 y es dependiente tanto de la actividad enzimática de FhCL3, como de la presencia de NLRP3 e independiente de caspasas 1/11. Además, se comprobó que en la producción de IL-1β inducida por FhCL3, estarían involucrados tanto la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS), como el eflujo de potasio y la acidificación lisosomal. A pesar de la participación de estos eventos conocidos como segunda señal en la activación del NLRP3, este fenómeno ocurriría de manera no canónica, ya que es independiente de NF-κB. Las características de FhCL3 de ser internalizada por las CDs, ubicarse en el citoplasma, su capacidad para escindir la proforma de IL-1β y promover la maduración a su forma biológicamente activa, sugieren una actividad “caspasa-like” dentro de la célula. A su vez, estas CDs condicionadas con FhCL3 presentaron un fenotipo semimaduro y una capacidad para polarizar la respuesta inmune adaptativa tanto in vitro como in vivo, hacia un patrón de expresión de citoquinas singular, caracterizado por la liberación de interferón gamma (IFN-γ) e IL-13. Curiosamente, demostramos que FhCL3 participa en la inducción de una respuesta de IFN-γ durante la infección ya que esplenocitos de animales infectados produjeron niveles significativos de esta citoquina luego del reestímulo con esta proteína. Estos resultados demuestran que FhCL3 tiene la habilidad de activar un componente clave de la inmunidad innata, el inflamasoma NLRP3 y a su vez favorecer el desarrollo de una respuesta inmune adaptativa que podría resultar protectora contra el parásito. Por lo tanto, FhCL3 podría ser utilizada en el desarrollo de estrategias terapéuticas para potenciar mecanismos que incrementen la inflamación con posibles aplicaciones en diversas patologías.202

Helminth Infections: Recognition and Modulation of the Immune Response by Innate Immune Cells

The survival of helminths in the host over long periods of time is the result of a process of adaptation or dynamic co-evolution between the host and the parasite. However, infection with helminth parasites causes damage to the host tissues producing the release of danger signals that induce the recruitment of various cells, including innate immune cells such as macrophages (Mo), dendritic cells (DCs), eosinophils, basophils, and mast cells. In this scenario, these cells are able to secrete soluble factors, which orchestrate immune effector mechanisms that depend on the different niches these parasites inhabit. Here, we focus on recent advances in the knowledge of excretory-secretory products (ESP), resulting from helminth recognition by DCs and Mo. Phagocytes and other cells types such as innate lymphocyte T cells 2 (ILC2), when activated by ESP, participate in an intricate cytokine network to generate innate and adaptive Th2 responses. In this review, we also discuss the mechanisms of innate immune cell-induced parasite killing and the tissue repair necessary to assure helminth survival over long periods of time.Fil: Motran, Claudia Cristina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Silvane, Leonardo Micael. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Chiapello, Laura Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Theumer, Martín Gustavo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Ambrosio, Laura Fernanda. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Volpini, Ximena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Celias, Daiana Pamela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Cervi, Laura Alejandra. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentin

Cathepsin L3 from fasciola hepatica induces NLRP3 inflammasome alternative activation in murine dendritic cells

The production of IL-1-family cytokines such as IL-1β and IL-18 is finely regulated by inflammasome activation after the recognition of pathogens associated molecular pattern (PAMPs) and danger associated molecular patterns (DAMPs). However, little is known about the helminth-derived molecules capable of activating the inflammasome. In the case of the helminth trematode Fasciola hepatica, the secretion of different cathepsin L cysteine peptidases (FhCL) is crucial for the parasite survival. Among these enzymes, cathepsin L3 (FhCL3) is expressed mainly in the juvenile or invasive stage. The ability of FhCL3 to digest collagen has demonstrated to be critical for intestinal tissue invasion during juvenile larvae migration. However, there is no information about the interaction of FhCL3 with the immune system. It has been shown here that FhCL3 induces a non-canonical inflammasome activation in dendritic cells (DCs), leading to IL-1β and IL-18 production without a previous microbial priming. Interestingly, this activation was depending on the cysteine protease activity of FhCL3 and the NLRP3 receptor, but independent of caspase activation. We also show that FhCL3 is internalized by DCs, promoting pro-IL-1β cleavage to its mature and biologically active form IL-1β, which is released to the extracellular environment. The FhCL3-induced NLRP3 inflammasome activation conditions DCs to promote a singular adaptive immune response, characterized by increased production of IFN-γ and IL-13. These data reveal an unexpected ability of FhCL3, a helminth-derived molecule, to activate the NLRP3 inflammasome, which is independent of the classical mechanism involving caspase activation.Fil: Celias, Daiana Pamela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Corvo, Ileana. Universidad de la República; UruguayFil: Silvane, Leonardo Micael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Tort, José Francisco. Universidad de la República; UruguayFil: Chiapello, Laura Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Fresno, Manuel. Centro de Biología Molecular Severo Ochoa; EspañaFil: Arranz, Alicia. Centro de Biología Molecular Severo Ochoa; EspañaFil: Motran, Claudia Cristina. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Cervi, Laura Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentin

A Vaccine Based on Kunitz-Type Molecule Confers Protection Against Fasciola hepatica Challenge by Inducing IFN-γ and Antibody Immune Responses Through IL-17A Production

Fasciola hepatica is helminth parasite found around the world that causes fasciolosis, a chronic disease affecting mainly cattle, sheep, and occasionally humans. Triclabendazole is the drug of choice to treat this parasite. However, the continuous use of this drug has led to the development of parasite resistance and, consequently, the limitation of its effectiveness. Hence, vaccination appears as an attractive option to develop. In this work, we evaluated the potential of F. hepatica Kunitz-type molecule (FhKTM) as an antigen formulated with a liquid crystal nanostructure formed by self-assembly of 6-O-ascorbyl palmitate ester (Coa-ASC16) and the synthetic oligodeoxynucleotide containing unmethylated cytosine-guanine motifs (CpG-ODN) during an experimental model of fasciolosis in mice, and we further dissected the immune response associated with host protection. Our results showed that immunization of mice with FhKTM/CpG-ODN/Coa-ASC16 induces protection against F. hepatica challenge by preventing liver damage and improving survival after F. hepatica infection. FhKTM/CpG-ODN/Coa-ASC16-immunized mice elicited potent IFN-γ and IL-17A with high levels of antigen-specific IgG1, IgG2a, and IgA serum antibodies. Strikingly, IL-17A blockade during infection decreased IgG2a and IgA antibody levels as well as IFN-γ production, leading to an increase in mortality of vaccinated mice. The present study highlights the potential of a new vaccine formulation to improve control and help the eradication of F. hepatica infection, with potential applications for natural hosts such as cattle and sheep.Fil: Silvane, Leonardo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Celias, Daiana Pamela. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Romagnoli, Pablo Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Grupo Vinculado Centro de Investigación en Medicina Traslacional Severo R. Amuchástegui - Cimetsa | Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Grupo Vinculado Centro de Investigación en Medicina Traslacional Severo R. Amuchástegui - Cimetsa | Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Grupo Vinculado Centro de Investigación en Medicina Traslacional Severo R. Amuchástegui - Cimetsa.; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; ArgentinaFil: Maletto, Belkys Angélica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Sánchez Vallecillo, María Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Chiapello, Laura Silvina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Palma, Santiago Daniel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Allemandi, Daniel Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Sanabria, Rodrigo Eduardo Fabrizio. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Pruzzo, Cesar Ivan. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Veterinarias; ArgentinaFil: Motran, Claudia Cristina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Cervi, Laura Alejandra. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentin

Helminths turning on the NLRP3 inflammasome: Pros and cons

Helminth infections can activate multimeric protein complexes called inflammasomes. In this forum we summarize the main effects of the NLRP3 inflammasome activation, including control of excessive Th2 response and immunopathology induction. These mechanisms would ensure the survival of both the host and the parasite.Fil: Celias, Daiana Pamela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: Motran, Claudia Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: Cervi, Laura Alejandra. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentin

Helminth Infections: Recognition and Modulation of the Immune Response by Innate Immune Cells

The survival of helminths in the host over long periods of time is the result of a process of adaptation or dynamic co-evolution between the host and the parasite. However, infection with helminth parasites causes damage to the host tissues producing the release of danger signals that induce the recruitment of various cells, including innate immune cells such as macrophages (Mo), dendritic cells (DCs), eosinophils, basophils, and mast cells. In this scenario, these cells are able to secrete soluble factors, which orchestrate immune effector mechanisms that depend on the different niches these parasites inhabit. Here, we focus on recent advances in the knowledge of excretory-secretory products (ESP), resulting from helminth recognition by DCs and Mo. Phagocytes and other cells types such as innate lymphocyte T cells 2 (ILC2), when activated by ESP, participate in an intricate cytokine network to generate innate and adaptive Th2 responses. In this review, we also discuss the mechanisms of innate immune cell-induced parasite killing and the tissue repair necessary to assure helminth survival over long periods of time

A Vaccine Based on Kunitz-Type Molecule Confers Protection Against <i>Fasciola hepatica</i> Challenge by Inducing IFN-γ and Antibody Immune Responses Through IL-17A Production

Fasciola hepatica is helminth parasite found around the world that causes fasciolosis, a chronic disease affecting mainly cattle, sheep, and occasionally humans. Triclabendazole is the drug of choice to treat this parasite. However, the continuous use of this drug has led to the development of parasite resistance and, consequently, the limitation of its effectiveness. Hence, vaccination appears as an attractive option to develop. In this work, we evaluated the potential of F. hepatica Kunitz-type molecule (FhKTM) as an antigen formulated with a liquid crystal nanostructure formed by self-assembly of 6-O-ascorbyl palmitate ester (Coa-ASC16) and the synthetic oligodeoxynucleotide containing unmethylated cytosine-guanine motifs (CpG-ODN) during an experimental model of fasciolosis in mice, and we further dissected the immune response associated with host protection. Our results showed that immunization of mice with FhKTM/CpG-ODN/Coa-ASC16 induces protection against F. hepatica challenge by preventing liver damage and improving survival after F. hepatica infection. FhKTM/CpG-ODN/Coa-ASC16-immunized mice elicited potent IFN-γ and IL-17A with high levels of antigen-specific IgG1, IgG2a, and IgA serum antibodies. Strikingly, IL-17A blockade during infection decreased IgG2a and IgA antibody levels as well as IFN-γ production, leading to an increase in mortality of vaccinated mice. The present study highlights the potential of a new vaccine formulation to improve control and help the eradication of F. hepatica infection, with potential applications for natural hosts such as cattle and sheep.Facultad de Ciencias Veterinaria

Dendritic cells and parasites: from recognition and activation to immune response instruction

The effective defense against parasite infections requires the ability to mount an appropriate and controlled specific immune response able to eradicate the invading pathogen while limiting the collateral damage to self-tissues. Dendritic cells are key elements for the development of immunity against parasites; they control the responses required to eliminate these pathogens while maintaining host homeostasis. Ligation of dendritic cell pattern recognition receptors by pathogen-associated molecular pattern present in the parasites initiates signaling pathways that lead to the production of surface and secreted proteins that are required, together with the antigen, to induce an appropriate and timely regulated immune response. There is evidence showing that parasites can influence and regulate dendritic cell functions in order to promote a more permissive environment for their survival. In this review, we will focus on new insights about the ability of protozoan and helminth parasites or their products to modify dendritic cell function and discuss how this interaction is crucial in shaping the host response.Fil: Motran, Claudia Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Ambrosio, Laura Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Volpini, Ximena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Celias, Daiana Pamela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Cervi, Laura Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentin