Modulazione della risposta immunitaria innata da parte del pigmento malarico emozoina

Malaria is an infective disease caused by a protozoan parasites belonging to the genus Plasmodium. Malaria remains one of the most important causes of morbidity and mortality in several countries of the world. Humans are the natural hosts for four species of malaria parasites, such as Plasmodium falciparum. The malaria parasite Plasmodium falciparum has developed several strategies to by-pass the attacks of the host immune system. One element is to modify the activity of the immune system. To this end the parasite uses bioactive molecules, generated by its hemoglobin degradation product hemozoin (Hz) in immune cells, able to change immune functions. Hemozoin has been shown to inhibit the phagocytosis, oxidative burst and antigen presentation by oxidative modifications of elements in the respective signalling cascade, but to induce the expression of several pro-inflammatory cytokines. In our experimental approach the characteristics of human primary peripheral blood derived monocytes will be studied after ex-vivo exposure to hemozoin. Previous studies from our laboratory have shown that phagocytosis of Hz increases the ability of monocytes to bind plasminogeno, which is beyond its fibrinolytic function involved in several pathologic processes such as inflammation. α-Enolase is a key glycolytic enzyme and it is one of the most abundantly expressed cytosolic proteins in many organisms. Enolase catalyzes the conversion reaction of 2-phosphoglycerate into phosphenolpyruvate in the glycolysis. In addition to cytosolic and nuclear presence, enolase has been shown to reside on the cell surface and it has been identified as the receptor for plasminogeno. We have hypothesized that the genetic expression of α-enolase could be affected by the phagocytosis of hemozoin with subsequent increased of surface expression of the protein. The purpose of this study was to evaluate the change of α-enolasi expression in monocytes. To approach this aim the enolase-specific mRNA was assessed by qRT-PCR and the protein expression on the monocytes membrane of enolase by fluorocytrometry. We have shown that hemozoin induces the increased expression of enolasi on the cell surface of monocytes. This increase could have an important role in patho-physiology of malaria. In contrast no change of genomic expression of enolase-specific mRNA was elucitated by Hz-phogocytosis. Hence the surface expression of the protein seems not to be regulated via gene expression according my results. Future studies will define the mechanism of induction of enolase's translocation to the cell surface and the effects that this has on the activity of monocytes and macrophages. So these study will clarify how the interaction between enolase and plasminogeno can influence the alteration of the innate immune responses.

La malaria è una malattia infettiva, potenzialmente mortale, causata da un protozoo, un microrganismo parassita del genere Plasmodium. Costituisce un enorme problema sanitario mondiale in quanto è la principale causa di morbilità e mortalità in numerose nazioni. Nell'uomo la malaria può essere causata da differenti specie di parassiti, tra cui il P. falciparum, che causa la forma più letale di malaria. Questo parassita ha sviluppato diverse strategie per sfuggire al sistema immunitario dell'ospite, tra queste vi è la capacità di modificare l'attività del sistema immunitario stesso. A tal fine il parassita usa molecole generate dalla degradazione dell'emoglobina che portano alla produzione di emozoina (Hz) all'interno dei monociti cambiandone le funzioni immunitarie. È stato dimostrato che l'Hz è in grado di inibire la fagocitosi, indurre una variazione del burst ossidativo, modificare la capacità di presentazione dell'antigene e di stimolare l'espressione di diverse citochine pro-infiammatorie. Il nostro approccio sperimentale prevede lo studio della risposta dei monociti, derivanti dal sangue periferico, all'esposizione ex-vivo all'Hz parassitaria. Studi precedentemente condotti nel nostro laboratorio hanno dimostrato come la fagocitosi dell'Hz aumenti la capacità del monocita di legare il plasminogeno, che oltre alla sua funzione fibrinolitica è coinvolto in diversi processi patologici come l'infiammazione. L' α-enolasi (45kDa) è uno dei più abbondanti enzimi glicolitici presenti nel citoplasma che catalizza la reazione di conversione del 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato nelle fasi finali della glicolisi. Oltre alla localizzazione citosolica, la presenza dell'enolasi è stata riscontrata anche sulla membrana plasmatica, dove agisce anche come recettore del plasminogeno. Si è ipotizzato che l'espressione genica dell'α-enolasi potesse essere influenzata dalla fagocitosi dell'Hz da parte del monocita, con conseguente aumento dell'espressione della proteina sulla superficie cellulare. Per verificare le variazioni dell'espressione dell'mRNA dell'α-enolasi sono state effettuate analisi di qRT-PCR mentre per l'analisi dell'espressione delle proteine di membrana è stata utilizzata la tecnica di citofluorimetria. Si è così dimostrato che l'Hz fagocitata induce un aumento dell'espressione dell'α-enolasi sulla superficie cellulare dei monociti. In contrasto con l'assenza di aumento dell'espressione genica dell'mRNA. Questo aumento dell'espressione dell'α-enolasi sulla superficie potrebbe avere un ruolo importante nella patofisiologia della malaria e potrebbe avere una forte influenza sulla severità della parassitosi. Questo lavoro pone le basi per futuri studi che definiranno il meccanismo di induzione della traslocazione dell' α-enolasi verso la superficie cellulare e gli effetti che l'enzima ha sull'attività monocitaria e macrofagica, prestando particolare attenzione al possibile coinvolgimento del plasminogeno. Quindi potrà essere chiarita la correlazione tra l'interazione dell'α-enolasi con il plasminogeno e l'alterazione delle risposte messe in atto dal sistema immunitario dell'ospite.