Nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase e ecto-5'-nucleotidase de Trichomonas vaginalis : metabolismo dos nucleotídeos e nucleosídeo de guanina, efeito na citotoxicidade e modulação da atividade anti-T. vaginalis de floroglucinois

Abstract

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção.

Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.