Cell death of macrophages infected in vitro with Leishmania: induction of apoptosis by Leishmania (Leishmania) amazonensis and of necrosis by Leishmania (Viannia) guyanensis

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Leishmania são parasitos protozoários transmitidos em sua forma promastigota para hospedeiros vertebrados pelo inseto vetor durante o repasto sanguíneo. No hospedeiro mamífero, amastigotas replicam no interior de macrófagos e infectam células, levando à amplificação da infecção. Embora a transferência de amastigotas para células sadias seja um passo crucial na evolução da infecção, ainda não é completamente compreendida. Neste trabalho, infecções por L. amazonensis e L. guyanensis em macrófagos de BALB/c e C57BL/6 foram comparadas e a morte celular do macrófago investigada. Como já sabido, infecções em camundongos levam a diferentes progressões da doença. L. amazonensis causa infecção crônica em ambas as linhagens murinas (ainda que menos grave em C57BL/6), enquanto que a infecção por L. guyanensis é controlada nessas linhagens. In vitro, a infecção em macrófagos por L. amazonensis é persistente, enquanto o crescimento de L. guyanensis é controlado pela célula hospedeira em ambas as linhagens. L. amazonensis induz in vitro apoptose em macrófagos tanto de C57BL/6 quanto de BALB/c, caracterizada pela exposição de fosfatidilserina (PS), clivagem internucleossômica do DNA, e consequente hipodiploidia. Nenhum destes sinais é observado em macrófagos infectados com L. guyanensis, que aparentemente morrem por necrose, como indicado pelo aumento de células positivas para iodeto de propídeo (PI), mas não para Anexina V. Apoptose de macrófagos induzida por L. amazonensis se dá pela ativação das caspases 3, 8 e 9, em ambas as linhagens. Considerando estas duas espécies de Leishmania e as duas linhagens de camundongos, a apoptose de macrófagos induzida nos momentos iniciais de infecção está associada com uma infecção crônica, independente da sua gravidade. Macrófagos saudáveis foram observados fagocitando células infectadas com L. amazonensis, o que, até então, não tinha sido verificado, podendo ser uma forma de propagação da amastigota, levando à amplificação da infecção. Leishmania are protozoan parasites transmitted by the insect vector during blood meal to the vertebrate host as promastigotes. In the mammal host, amastigotes replicate inside macrophages and are transmitted to healthy cells, amplifying the infection. Although transfer of amastigotes from infected to healthy cells is a crucial step that may shape the outcome of the infection, it is not fully understood. In the present work, L. amazonensis and L. guyanensis infection in C57BL/6 and BALB/c macrophages were compared and macrophages death was investigated. As previously shown, infection of mice results in distinct outcomes: L. amazonensis causes a chronic infection in both strains of mice (although milder in C57BL/6), whereas L. guyanensis infection is controlled by the strains. In vitro, infection is persistent in L. amazonensis-infected macrophages whereas L. guyanensis growth is controlled by host cells from both strains of mice. L. amazonensis induces apoptosis of both C57BL/6 and BALB/c macrophages in vitro, characterized by phosphatidylserine (PS) exposure, DNA cleavage into nucleosomal size fragments, and consequent hypodiploidy. None of these signs were seen in macrophages infected with L. guyanensis, which seem to die through necrosis, as indicated by increased propidium iodide (PI)-, but not Annexin V-, positive cells. L. amazonensis-induced macrophage apoptosis was through activation of caspases-3, -8 and -9, in both strains of mice. Considering these two species of Leishmania and strains of mice, macrophage apoptosis, induced at the initial moments of infection, is associated with chronic infection, regardless of its severity. Healthy macrophages were observed phagocytizing L. amazonensis-infected cells, which had not been verified so far, and could be a way of amastigote spreading, leading to the amplification of infection.