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Ramos TD, Silva JD, da Fonseca-Martins AM, da Silveira Pratti JE, Firmino-Cruz L, Maciel-Oliveira D, Dos-Santos JS, Tenorio JIN, de Araujo AF, Freire-de-Lima CG, Diaz BL, Cruz FF, Rocco PRM, de Matos Guedes HL. Combined therapy with adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells and meglumine antimoniate controls lesion development and parasite load in murine cutaneous leishmaniasis caused by Leishmania amazonensis. Stem Cell Res Ther 2020; 11:374. [PMID: 32867857 PMCID: PMC7457509 DOI: 10.1186/s13287-020-01889-z] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/27/2020] [Revised: 08/06/2020] [Accepted: 08/17/2020] [Indexed: 12/13/2022] Open
Abstract
Background Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania spp. One of its characteristics is an imbalance of host immune responses to foster parasite survival. In this setting, mesenchymal stromal cells (MSCs) may be a viable therapeutic alternative, given their well-established immunomodulatory potential. In this study, we compared the effects of therapy with bone marrow (BM)- and adipose tissue (AD)-derived MSCs in leishmaniasis caused by Leishmania amazonensis in C57BL/6 mice. After determining the most effective MSC source, we then combined these cells with meglumine antimoniate (a pentavalent antimonial commonly used for the treatment of leishmaniasis) to treat the infected mice. Methods In vitro, co-culture of AD-MSCs and BM-MSCs with Leishmania amazonensis-infected macrophages was performed to understand the influence of both MSC sources in infected cells. In vivo, infected C57BL/6 mice were treated with phosphate-buffered saline (PBS), AD-MSCs and BM-MSCs, and then meglumine antimoniate was combined with MSCs from the most effective source. Results In vitro, co-culture of Leishmania amazonensis-infected macrophages with BM-MSCs, compared to AD-MSCs, led to a higher parasite load and lower production of nitric oxide. Fibroblasts grown in conditioned medium from co-cultures with AD-MSCs promoted faster wound healing. Despite a non-significant difference in the production of vascular endothelial growth factor, we observed higher production of tumor necrosis factor-α and interleukin (IL)-10 in the co-culture with AD-MSCs. In vivo, treatment of infected mice with BM-MSCs did not lead to disease control; however, the use of AD-MSCs was associated with partial control of lesion development, without significant differences in the parasite load. AD-MSCs combined with meglumine antimoniate reduced lesion size and parasite load when compared to PBS and AD-MSC groups. At the infection site, we detected a small production of IL-10, but we were unable to detect production of either IL-4 or interferon-γ, indicating resolution of infection without effect on the percentage of regulatory T cells. Conclusion Combination treatment of cutaneous leishmaniasis with AD-MSCs and meglumine antimoniate may be a viable alternative.
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Affiliation(s)
- Tadeu Diniz Ramos
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil.,Laboratório de Imunomodulação, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Johnatas Dutra Silva
- Laboratório de Investigação Pulmonar, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Alessandra Marcia da Fonseca-Martins
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Juliana Elena da Silveira Pratti
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Luan Firmino-Cruz
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Diogo Maciel-Oliveira
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Julio Souza Dos-Santos
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - João Ivo Nunes Tenorio
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Almair Ferreira de Araujo
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Célio Geraldo Freire-de-Lima
- Laboratório de Imunomodulação, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Bruno Lourenço Diaz
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Fernanda Ferreira Cruz
- Laboratório de Investigação Pulmonar, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Patricia Rieken Macedo Rocco
- Laboratório de Investigação Pulmonar, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil. .,National Institute of Science and Technology for Regenerative Medicine, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil.
| | - Herbert Leonel de Matos Guedes
- Grupo de Imunologia e Vacinologia, Laboratório de Imunofarmacologia, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, Brazil. .,UFRJ Campus Duque de Caxias Professor Geraldo Cidade, Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brazil. .,Laboratório Interdisciplinar de Pesquisas Médicas, Instituto Oswaldo Cruz/FIOCRUZ, Rio de Janeiro, Brazil.
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Zamith-Miranda D, Fox EGP, Monteiro AP, Gama D, Poublan LE, de Araujo AF, Araujo MFC, Atella GC, Machado EA, Diaz BL. The allergic response mediated by fire ant venom proteins. Sci Rep 2018; 8:14427. [PMID: 30258210 PMCID: PMC6158280 DOI: 10.1038/s41598-018-32327-z] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 1.7] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/13/2017] [Accepted: 08/28/2018] [Indexed: 02/07/2023] Open
Abstract
Fire ants are widely studied, invasive and venomous arthropod pests. There is significant biomedical interest in immunotherapy against fire ant stings. However, mainly due to practical reasons, the physiological effects of envenomation has remained poorly characterized. The present study takes advantage of a recently-described venom protein extract to delineate the immunological pathways underlying the allergic reaction to fire ant venom toxins. Mice were injected with controlled doses of venom protein extract. Following sensitization and a second exposure, a marked footpad swelling was observed. Based on eosinophil recruitment and production of Th2 cytokines, we hereby establish that fire ant proteins per se can lead to an allergic response, which casts a new light into the mechanism of action of these toxins.
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Affiliation(s)
- Daniel Zamith-Miranda
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Eduardo G P Fox
- Fire Ant Research Center, South China Agricultural University, Guangdong, P.R. China
| | - Ana Paula Monteiro
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Diogo Gama
- Laboratório de Bioquímica de Insetos e Parasito (Labip), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Luiz E Poublan
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Almair Ferreira de Araujo
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Maria F C Araujo
- Laboratório de Bioquímica de Lipídios e Lipoproteínas, Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Georgia C Atella
- Laboratório de Bioquímica de Lipídios e Lipoproteínas, Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Ednildo A Machado
- Laboratório de Bioquímica de Insetos e Parasito (Labip), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Bruno L Diaz
- Laboratório de Inflamação, Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
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