Trypanosoma cruzi: Uma nova visão de um velho conhecido

Abstract

Trypanosoma cruzi is the protozoan that causes Chagas’ disease. It divides in the insect vector gut or in the cytosol of an infected mammalian cell. Although the protozoan ultrastructure has been extensively described, little is known about how it changes at the ultrastructural level during the cell division cycle. T. cruzi has one mitochondrion one Golgi complex, one flagellum and one cytostoma. To better understand how the organelles are distributed during its cell cycle, here we provide 3D reconstructions based on images obtained from serial sections on electron microcopy of these parasites at different stages of cell cycle. The parasites were fixed in a mixture of formaldehyde e glutaraldehyde, post-fixed in osmium tetroxide, contrasted with a solution of uranyl acetate membrane contrast enhancement, dehydrated in ethanol and embedded in Epon resin. Ultrathin serial sections of parasites were obtained, analyzed and photographed in a transmission electron microscope JEOL, model, JEM1200EX2. "Reconstruct" software was used for alignment and mounting stacks for the production of a representative 3D models. Subsequently, models of certain structures were merged with the "Blender 3D" modeling software. The localization and distribution of organelles were evaluated and attributed to specific morphological patterns as deduced by distribution of markers by immunofluorescence analysis. We observed an interconnected heterochromatin G1 to G2 phases. The disk shaped kinetoplast, which is the mitochondrial DNA, duplicates at G2 phase, and its division starts from the interior, when the new flagellum is present. The kinetoplast is accommodated within the unique and highly branched mitochondrion, with similar shapes in cells before and after entry into G2. There is an increase in the size and number of intracellular vesicles. The single Golgi complex, localized in the anterior part of the cell, enlarges before division. There is a progressive retraction of the cytostome relative to the nucleus probably to allow formation of a new endocytic structures. This study provides new informations about the parasite anatomy during different stages of the cell division cycle.

Trypanosoma cruzi é o protozoário causador da doença de Chagas. Divide-se no intestino do inseto vetor ou no citoplasma de células infectadas de mamíferos. Embora a ultra-estrutura do protozoário esteja amplamente descrita, pouco se sabe sobre as alterações que ocorrem em nível ultraestrutural durante seu ciclo de divisão celular. O T. cruzi tem uma mitocôndria, um Complexo de Golgi, um flagelo e um citóstoma. Para melhor conhecer como as organelas se distribuem ao longo do ciclo celular, realizamos, neste trabalho reconstruções 3D do parasita, em dois diferentes estágios do seu ciclo celular, a partir de imagens obtidas de cortes seriados em microscopia eletrônica. Os parasitas foram fixados em uma mistura de formaldeído e glutaraldeído, pós-fixados em tetróxido de ósmio, contrastados com uma solução de acetato de uranila, que realça a membrana, e em seguida desidratados em série etílica e incluídos em resina Epon. Cortes ultrafinos do parasita foram obtidos, analisados e fotografados em microscópio eletrônico de transmissão JEOL, modelo JEM1200EX2. O software "Reconstruct” foi utilizado para o alinhamento e montagem da sequência de cortes para, desta forma, produzir um modelo 3D representativo. Posteriormente, as estruturas foram sobrepostas com o "software de modelagem Blender 3D". A localização e distribuição das organelas foram avaliadas, atribuídas a determinados padrões morfológicos e deduzidas pela distribuição de marcadores, por meio de análise de imunofluorescência. Observou-se que heterocromatina nuclear está toda interligada em ambas as fases, envolvendo a estrutura nucleolar localizada no centro do núcleo. O cinetoplasto que é o DNA mitocondrial apresenta-se em forma de disco e encontra-se duplicado na fase G2. A sua divisão começa a partir do seu interior, quando já se observa o novo flagelo. O cinetoplasto é acomodado no interior da mitocôndria, que é única e altamente ramificada semelhante nas duas fases. No entanto há um aumento do número de vesículas intracelulares quando compara-se a fase antes e pós o inicio de G2. O único complexo de Golgi está localizado na parte anterior da célula e seu volume aumenta antes da divisão. Chama a atenção que na fase G2 há uma aparente retração progressiva do citóstoma em relação ao núcleo, possivelmente para acomodar a duplicação das estruturas endocíticas. Este estudo nos fornece novas informações sobre a anatomia do parasita em duas diferentes fases do ciclo celular analisadas.