Caracterização Transversal comparativa da cinética de biomarcadores imunológicos circulantes durante a infecção humana aguda com diferentes sorotipos vírus Dengue

Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Programa de Pós-Graduação em Epidemiologia e Vigilância em Saúde. Ananindeua, PA, Brasil.A febre da dengue é uma das infecções virais mais comuns que afetam os seres humanos. É a arbovirose de maior prevalência no mundo e se estabeleceu como problema de saúde pública, principalmente nas regiões tropicais e subtropicais. Os quatro sorotipos do Vírus dengue (DENV-1, 2, 3 e 4) podem desencadear um espectro clínico diversificado, com infeções assintomática, quadros febris leves até manifestações mais severas com hemorragias e choque. Com o intuito de entender o perfil da resposta imunológica desencadeada pelos distintos sorotipos do DENV foi realizada uma análise de biomarcadores, incluindo quimiocinas, citocinas pró-inflamatórias, citocinas reguladoras e fatores de crescimento em soros de pacientes com infeção aguda pelo DENV. Para tal, foram selecionados 317 soros de pacientes que tiveram dengue no período de janeiro de 2010 a dezembro de 2019. Como controle negativo foram analisados 319 soros de indivíduos saudáveis de um hemocentro (NI). O diagnóstico laboratorial da infecção pelo DENV foi realizado por teste sorológico (MAC-ELISA), testes moleculares (RT-qPCR) ou isolamento viral em cultura de células. Também foi realizada uma avaliação dos níveis de mediadores solúveis (CXCL8, CCL11, CCL3, CCL4, CCL2, CCL5 , CXCL10, IL-1b, IL-6, TNF-α, IL-12, IFN-γ, IL-15, IL-17,IL-1Ra, IL-4, IL-5, IL-9, IL-10, IL-13, FGF-básico, PDGF, VEGF, G-CSF, GM-CSF, IL-7 e IL-2) entre os grupos infectados pelo DENV e NI; uma análise comparativa entre subgrupos de acordo com os sorotipos e a avaliação da cinética dos marcadores de acordo com os dias após o início dos sintomas (Dia 0-1, D2, D3, D4-6). Níveis elevados de mediadores solúveis foram observados em pacientes com DENV independentemente do sorotipo, especificamente de CXCL10, IL-6 e IFN-γ (≥10 vezes), além disso, houve uma redução dos níveis de PDGF (<0,4 vezes) em todos os sorotipos de DENV. No sorotipo DENV- 2 foi observado o aumento nos mediadores CXCL8, CCL4 e IL-12 (≥3-9 vezes) em comparação com DENV-1 e DENV-4. As análises por heatmaps, assinaturas, matrizes e redes de correlação auxiliaram na confirmação do aumento acentuado de vários mediadores solúveis em DENV-2. A análise da cinética também demonstrou diferenças entre os sorotipos, DENV-1 desencadeou um aumento progressivo de mediadores solúveis em direção a D3 e um declínio em D4-6 e DENV-2 e DENV-4 apresentando um aumento progressivo em direção a D4-6 com um platô precoce observado em DENV-4. Os resultados forneceram uma visão abrangente da resposta imune desencadeada pela infecção por DENV, revelando que a infecção com sorotipos distintos de DENV causa perfis, ritmos e conectividade de rede dinâmica de mediadores solúveis distintos. Em conjunto, esses achados podem fornecer novos insights para entender a patogênese da infecção aguda por diferentes sorotipos do DENV

Serum soluble mediator profiles and networks during acute infection with distinct DENV serotypes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico - CNPq. Funding was also obtained from Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM/PPP-CNPq, EDITAL N. 016/2014), Ministerio da Saude do Brasil (Chamada Publica no 01/2012, Convenio # 776823/2012) and INCT para Febres Hemorragicas Virais (INCT-FHV - 573739/2008-0).Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilU.S. Food and Drug Administration. Center for Biologics Evaluation and Research. Office of Blood Research and Review. Silver Spring, MD, United States.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilUniversidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Microbiologia. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Medicina. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Vírus Respiratórios e Sarampo. Rio de Janeiro, RJ, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Instituto de Pesquisa Clínica Carlos Borborema. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Escola de Enfermagem de Manaus. Manaus, AM, BrazilFundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Instituto de Pesquisa Clínica Carlos Borborema. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Escola de Enfermagem de Manaus. Manaus, AM, BrazilFundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Instituto de Pesquisa Clínica Carlos Borborema. Manaus, AM, BrazilFundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Instituto de Pesquisa Clínica Carlos Borborema. Manaus, AM, BrazilUniversidade Federal do Amazonas. Escola de Enfermagem de Manaus. Manaus, AM, BrazilFundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Instituto de Pesquisa Clínica Carlos Borborema. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Escola de Enfermagem de Manaus. Manaus, AM, Brazil / Fundação Hospitalar de Hematologia e Hemoterapia do Amazonas. Diretoria de Ensino e Pesquisa. Manaus, AM, BrazilUniversidade Federal de Uberlândia. Rede Multidisciplinar de Pesquisa, Ciência e Tecnologia. Laboratório de Bioinformática e Análises Moleculares. Patos de Minas, MG, BrazilUniversidade Federal de Uberlândia. Rede Multidisciplinar de Pesquisa, Ciência e Tecnologia. Laboratório de Bioinformática e Análises Moleculares. Patos de Minas, MG, BrazilMinistério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilFundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, BrazilMinistério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.A panoramic analysis of chemokines, pro-inflammatory/regulatory cytokines, and growth factors was performed in serum samples from patients with acute DENV infection (n=317) by a high-throughput microbeads array. Most soluble mediators analyzed were increased in DENV patients regardless of the DENV serotype. The substantial increase (>= 10-fold) of CXCL10, IL-6, and IFN-gamma, and decreased levels of PDGF (= 3-9-fold) were selectively observed in DENV2 as compared to DENV1 and DENV4. Heatmap and biomarker signatures further illustrated the massive release of soluble mediators observed in DENV patients, confirming the marked increase of several soluble mediators in DENV2. Integrative correlation matrices and networks showed that DENV infection exhibited higher connectivity among soluble mediators. Of note, DENV2 displayed a more complex network, with higher connectivity involving a higher number of soluble mediators. The timeline kinetics (Day 0-1, D2, D3, D4-6) analysis additionally demonstrated differences among DENV serotypes. While DENV1 triggers a progressive increase of soluble mediators towards D3 and with a decline at D4-6, DENV2 and DENV4 develop with a progressive increase towards D4-6 with an early plateau observed in DENV4. Overall, our results provided a comprehensive overview of the immune response elicited by DENV infection, revealing that infection with distinct DENV serotypes causes distinct profiles, rhythms, and dynamic network connectivity of soluble mediators. Altogether, these findings may provide novel insights to understand the pathogenesis of acute infection with distinct DENV serotypes

Serotype-associated immune response and network immunoclusters in children and adults during acute Dengue virus infection

Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.U.S. Food and Drug Administration. Center for Biologics Evaluation and Research. Office of Blood Research and Review. Silver Spring, MD, USA.U.S. Food and Drug Administration. Center for Biologics Evaluation and Research. Office of Blood Research and Review. Silver Spring, MD, USA.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Microbiologia. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Medicina. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Vírus Respiratórios e Sarampo. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Manaus, AM, Brazil.Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Manaus, AM, Brazil.Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Manaus, AM, Brazil.Universidade Federal do Amazonas. Manaus, AM, Brazil.Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Manaus, AM, Brazil / Fundação Hospitalar de Hematologia e Hemoterapia do Amazonas. Manaus, AM, Brazil.Universidade Federal de Uberlândia. Rede Multidisciplinar de Pesquisa, Ciência e Tecnologia. Laboratório de Bioinformática e Análises Moleculares. Campus Patos de Minas, MG, Brazil / Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Elétrica. Laboratório de Tecnologias Urbanas e Rurais. Campus Patos de Minas, MG, Brazil.Universidade Federal de Uberlândia. Rede Multidisciplinar de Pesquisa, Ciência e Tecnologia. Laboratório de Bioinformática e Análises Moleculares. Campus Patos de Minas, MG, Brazil / Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Elétrica. Laboratório de Tecnologias Urbanas e Rurais. Campus Patos de Minas, MG, Brazil.Universidade Federal de Uberlândia. Rede Multidisciplinar de Pesquisa, Ciência e Tecnologia. Laboratório de Bioinformática e Análises Moleculares. Campus Patos de Minas, MG, Brazil / Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Elétrica. Laboratório de Tecnologias Urbanas e Rurais. Campus Patos de Minas, MG, Brazil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brazil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil / Universidade do Estado do Pará. Centro de Ciências Biológicas e da Saúde. Departamento de Patologia. Belém, PA, Brazil.Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado. Manaus, AM, Brazil / Universidade Federal do Amazonas. Manaus, AM, Brazil.Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde e Ambiente. Instituto Evandro Chagas. Ananindeua, PA, Brasil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brazil.The present study was designed as an exploratory investigation to characterize the overall profile of chemokines, growth factors, and pro-inflammatory/regulatory cytokines during acute DENV infection according to DENV-1, DENV-2, DENV-4 serotypes and age: children: 3x), except PDGF in which no fold change was observed. Moreover, despite the age ranges, DENV-1 and DENV-4 presented increased levels of VEGF, IL-6, and TNF-α in serum but decreased levels of PDGF, while DENV-2 exhibited increased levels of CXCL8, CCL4, and IL-12. Noteworthy was that DENV-2 showed increased levels of IL-12, IL-15, IL-17, IL-4, IL-9, and IL-13, and maintained an unaltered levels of PDGF at younger ages (<1–10 yo and 11–20 yo), whereas in older ages (21–40 yo and 41–75 yo), the results showed increased levels of CCL2, IL-6, and TNF-α, but lower levels of PDGF. In general, DENV infection at younger age groups exhibited more complex network immunoclusters as compared to older age groups. Multivariate analysis revealed a clustering of DENV cases according to age for a set of soluble mediators especially in subjects infected with DENV-2 serotype. Altogether, our findings demonstrate that the profile of circulating soluble mediators differs substantially in acute DENV according to age and DENV serotypes suggesting the participation of serotype-associated immune response, which may represent a potential target for development of therapeutics and could be used to assist medical directive for precise clinical management of severe cases