Differential Gene Expression in Benznidazole-Resistant Trypanosoma cruzi Parasites

Abstract

We analyzed the differential gene expression among representative Trypanosoma cruzi stocks in relation to benznidazole exposures using a random differentially expressed sequences (RADES) technique. Studies were carried out with drug pressure both at the natural susceptibility level of the wild-type parasite (50% inhibitory concentration for the wild type) and at different resistance levels. The pattern of differential gene expression performed with resistant stocks was compared to the population structure of this parasite, established by random amplified polymorphic DNA analysis and multilocus enzyme electrophoresis. A RADES band polymorphism was observed, and over- or underexpression was linked to the resistance level of the stock. The analysis of RADES bands suggested that different products may be involved in benznidazole resistance mechanisms. No significant association was found between phylogenetic clustering and benznidazole susceptibility. Benznidazole resistance may involve several mechanisms, depending on the level of drug exposure

Trypanosoma cruzi benznidazole susceptibility in vitro does not predict the therapeutic outcome of human Chagas disease

“…At least two hypotheses could explain this observation: (i) the selection of a more resistant parasite population already present in the original infecting strain or (ii) the induction of resistance by the selective pressure of the drug during therapy. Both hypotheses find support in the literature (Nirdé et al 1995, Veloso et al 2001, Villarreal et al 2005, Wilkinson et al 2008). Due to the remarkable polymorphism of microsatellite markers, as few as four microsatellite loci is usually enough to differentiate any two T. cruzi populations, even those that are genetically closely related (Oliveira et al 1998, Macedo et al 2001.…”

Sensibilidad al benzonidazol de cepas de Trypanosoma cruzi sugiere la circulación de cepas naturalmente resistentes en Colombia

“…El panorama se complica aún más por la ineficiente quimioterapia que existe para esta enfermedad, ya que el benzonidazol y el nifurtimox son efectivos sólo bajo ciertas circunstancias, tienen diversos efectos secundarios (6,29) y pueden generar resistencia en T. cruzi (13)(14)(15), además de la existencia de cepas naturalmente resistentes a dichos medicamentos (8).…”

“…Sin embargo, aparte de los estudios llevados a cabo mediante inducción in vitro e in vivo por presiones con los medicamentos (12)(13)(14)(15)48), no existen otros estudios que establezcan cuáles son las concentraciones para considerar una cepa como resistente. Aunque los estudios in vivo, como los de Filardi y Brener, resultan como una mejor aproximación en la definición de estas categorías biológicas, la metodología por ellos utilizada es dispendiosa como método de tamización (8).…”

“…Además, la búsqueda de reportes de CI 50 in vitro para estas y otras cepas clasificadas según su sensibilidad in vivo (8), coinciden con los rangos propuestos en este estudio. Así, para la cepa Y, considerada parcialmente resistente, se han reportado CI 50 En este sentido, los datos obtenidos en este trabajo indican que en Colombia circulan cepas con CI 50 de 41,61 μM para el benzonidazol, por lo que se infiere que a la concentración terapéutica que se encuentra el benzonidazol en el plasma de los pacientes (50 μM) (14), la mitad de los parásitos quedarían vivos, proliferando y generando una falla quimioterapéutica. Sin embargo, hay que tener en cuenta que no siempre existe correlación entre la sensibilidad in vitro y el desenlace terapéutico (49) y, por lo tanto, deben tenerse en cuenta otras características como la sensibilidad en diferentes estadios del parásito, el estado inmunológico de los pacientes y la selección o inducción de resistencia, ya que, como ha sido reportado, los aislamientos pueden duplicar su resistencia luego del tratamiento (49).…”

“…Algunos trabajos reportan que 27 % de las cepas de T. cruzi aisladas de diferentes orígenes biológicos y geográficos, poseen resistencia natural al benzonidazol y al nifurtimox, con porcentajes de curación menores de 50 % en ratones, a pesar de nunca haber estado en contacto con estos medicamentos (8). Además, se reportó que es posible inducir resistencia en este parásito, tanto in vitro como in vivo, por presiones continuas con estos medicamentos (12)(13)(14)(15), lo cual genera poblaciones resistentes a concentraciones de benzonidazol de hasta 220 μM (15), y se han propuesto algunos genes involucrados en el surgimiento del fenotipo de resistencia a este medicamento (12,13,(16)(17)(18)(19)(20)(21). A la fecha, no se han podido correlacionar los mecanismos moleculares involucrados entre estos dos tipos de resistencia (16)(17)(18)(19)(20)(21), ni tampoco la resistencia con otros parámetros biológicos, genéticos o bioquímicos de T. cruzi (22,23).…”