TOPOGRAFIA E INTERAÇÃO CELULAR: APLICAÇÃO DA MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA EM ESTUDOS COM TOXOPLASMA GONDII
DOI:
https://doi.org/10.63330/aurumpub.021-006Palavras-chave:
Toxoplasma gondii, Microscopia de força atômica, Interação hospedeiro–parasita, Invasão celular, Nanomecânica, Remodelamento do citoesqueletoResumo
Toxoplasma gondii é um protozoário intracelular obrigatório capaz de infectar uma ampla gama de animais de sangue quente, permanecendo como um problema global de saúde pública. Compreender os mecanismos subjacentes à interação parasita–célula hospedeira é essencial para elucidar as etapas iniciais da infecção. Neste estudo, aplicamos microscopia de força atômica (AFM) combinada à microscopia de fluorescência para caracterizar, em resolução nanométrica, os estágios iniciais da interação entre taquizoítos de T. gondii (cepa RH) e células hospedeiras de mamíferos (LLC-MK2 e HFF). Um protocolo de fixação otimizado com 4% de formaldeído e 1% de glutaraldeído assegurou a preservação morfológica, mantendo propriedades mecânicas adequadas para análise topográfica. A avaliação quantitativa de 100 células por experimento revelou que, após 15 minutos de incubação, a maioria dos taquizoítos permaneceu aderida à superfície das células hospedeiras, com menor número em contato ou totalmente internalizados. As imagens obtidas por AFM revelaram a participação da célula hospedeira durante a invasão, mostrando invaginações localizadas da membrana, projeções do conóide e numerosas extensões ricas em actina semelhantes a filopódios e nanotubos de tunelamento, direcionadas ao parasita. O mapeamento nanomecânico demonstrou padrões distintos de altura e elasticidade na interface hospedeiro–parasita, indicando remodelamento ativo do citoesqueleto e engajamento da membrana durante a internalização. Esses resultados destacam a AFM como uma abordagem complementar poderosa à microscopia de fluorescência, fornecendo insights inéditos sobre a topografia, elasticidade e remodelamento dinâmico das membranas celulares durante a invasão por T. gondii. A compreensão dessas interações estruturais e mecânicas contribui para elucidar os determinantes iniciais da infecção e pode auxiliar na identificação de novos alvos terapêuticos.
Downloads
Referências
AIKAWA, M. Studies on falciparum malaria with atomic-force and surface-potential microscopes [Estudos sobre malária falciparum com microscópios de força atômica e potencial de superfície]. Annals of Tropical Medicine and Parasitology, v. 91, n. 7, p. 689–692, 1997. DOI: https://doi.org/10.1080/00034989760419.
BINNIG, G.; QUATE, C. F.; GERBER, C. Atomic force microscope [Microscópio de força atômica]. Physical Review Letters, v. 56, n. 9, p. 930–933, 1986. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.56.930.
BHUSHAN, B. Springer Handbook of Nanotechnology [Manual Springer de Nanotecnologia]. 3. ed. Berlin: Springer, 2010. ISBN: 978-3-642-02525-9.
CAPPELLA, B.; DIETLER, G. Force-distance curves by atomic force microscopy [Curvas força-distância por microscopia de força atômica]. Surface Science Reports, v. 34, n. 1–3, p. 1–104, 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-5729(99)00003-5.
CARRUTHERS, V. B.; BOOTHROYD, J. C. Pulling together: an integrated model of Toxoplasma cell invasion [Unindo forças: um modelo integrado da invasão celular por Toxoplasma]. Current Opinion in Microbiology, v. 10, n. 1, p. 83–89, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2006.06.017.
CINTRA, W. L.; DE SOUZA, W. Distribution of intramembranous particles and filipin-sterol complexes in the cell membranes of Toxoplasma gondii [Distribuição de partículas intramembranosas e complexos filipina-esterol nas membranas celulares de Toxoplasma gondii]. European Journal of Cell Biology, v. 37, p. 63–69, 1985.
CONDEELIS, J. Life at the Leading Edge: The Formation of Cell Protrusions [Vida na borda: a formação de protrusões celulares]. Annual Review of Cell and Developmental Biology, v. 9, p. 411–444, 1993. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.cb.09.110193.002211.
DE SOUZA, W.; ROCHA, G. M. Atomic force microscopy: a tool to analyze the structural organization of pathogenic protozoa [Microscopia de força atômica: uma ferramenta para analisar a organização estrutural de protozoários patogênicos]. Trends in Parasitology, v. 27, n. 4, p. 160–167, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pt.2010.12.010.
DUBEY, J. P. Toxoplasmosis of Animals and Humans [Toxoplasmose de Animais e Humanos]. 2. ed. Boca Raton: CRC Press, 2010. ISBN: 978-1420087368.
DUBEY, J. P. Toxoplasmosis of Animals and Humans [Toxoplasmose de Animais e Humanos]. 3. ed. Boca Raton: CRC Press, 2021. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003199373.
DUBEY, J. P.; RAJENDRAN, C.; FERREIRA, L. R.; MARTINS, J.; KWOK, O. C. H.; HILL, D. E.; SU, C. Global status of Toxoplasma gondii infection in humans and animals [Status global da infecção por Toxoplasma gondii em humanos e animais]. Parasitology, v. 139, n. 11, p. 1375–1424, 2012. DOI: https://doi.org/10.1017/S003118201200115X.
HOH, J. H.; ENGEL, A. Atomic force microscopy for high-resolution imaging in cell biology [Microscopia de força atômica para imagens de alta resolução em biologia celular]. Trends in Cell Biology, v. 3, n. 11, p. 208–213, 1993. DOI: https://doi.org/10.1016/0962-8924(93)90105-A.
LORENZI, H.; KHAN, A.; BEHNKE, M. S.; NISSEN, J.; LEYVA, A.; MACKENZIE, B. A.; GRIGG, M. E.; BOOTHROYD, J. C.; SIBLEY, L. D. Local admixture of amplified and diversified secreted pathogenesis determinants shapes mosaic Toxoplasma gondii genomes [Mistura local de determinantes de patogenicidade secretados amplificados e diversificados molda genomas mosaico de Toxoplasma gondii]. Nature Communications, v. 7, p. 10147, 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms10147.
MARTINS-DUARTE, É. dos S.; ADESSE, D. (org.). Toxoplasma gondii: Biology and Role in Health and Disease [Toxoplasma gondii: Biologia e Papel na Saúde e na Doença]. New York: Nova Science Publishers, 2021. Capítulo: Portes, J. A.; De Souza, W. Toxoplasma gondii Entry Mechanisms and Establishment of the Parasitophorous Vacuole [Mecanismos de entrada de Toxoplasma gondii e estabelecimento do vacúolo parasitóforo], p. 43–76.
MONTOYA, J. G.; LIESENFELD, O. Toxoplasmosis [Toxoplasmose]. The Lancet, v. 363, n. 9425, p. 1965–1976, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(04)16412-X.
MORRIS, V. J.; KIRBY, A. R.; GUNNING, A. P. Atomic Force Microscopy for Biologists [Microscopia de Força Atômica para Biólogos]. London: Imperial College Press, 2010. DOI: https://doi.org/10.1142/p644.
PANTALONI, D.; LE CLAINCHE, C.; CARLIER, M. F. Mechanism of actin-based motility [Mecanismo da motilidade baseada em actina]. Science, v. 292, n. 5521, p. 1502–1506, 2001. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1059975.
PENA, H. F. J.; GENNARI, S. M.; DUBEY, J. P.; SU, C. Toxoplasma gondii infection in cats from São Paulo State, Brazil: seroprevalence, oocyst shedding, and genotyping [Infecção por Toxoplasma gondii em gatos do Estado de São Paulo, Brasil: soroprevalência, eliminação de oocistos e genotipagem]. Veterinary Parasitology, v. 160, n. 1–2, p. 180–185, 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetpar.2008.10.093.
PORTES, J. A.; CARNEIRO, A. B.; DE SOUZA, W.; SEABRA, S. H. Toxoplasma gondii mechanisms of entry into host cells [Mecanismos de entrada de Toxoplasma gondii em células hospedeiras]. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, v. 10, 2020, article 605750. DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.605750.
TELES, E. R. de S.; PORTES, J. S.; DE SOUZA, W. New morphological observations on the initial events of interaction between Toxoplasma gondii and mammalian host cells using atomic force microscopy [Novas observações morfológicas sobre os eventos iniciais da interação entre Toxoplasma gondii e células hospedeiras de mamíferos usando microscopia de força atômica]. Veterinary Parasitology, v. 312, 2023, article 109869. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetpar.2023.109869.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
