The impact of Leishmania infection on the migratory behaviour of host macrophages

Abstract

Leishmaniasis, a prevalent neglected tropical disease, impacts millions of people worldwide and is transmitted through the bite of a sandfly infected with Leishmania parasites. While treatments for Leishmaniasis exist, they are not Leishmania-specific, are often associated with significant side effects, and remain inaccessible in many endemic regions. The disease presents a range of clinical forms, spanning from cutaneous lesions to severe visceral infections. Leishmania species are linked to distinct disease tropisms, but the precise mechanisms responsible for these variations remains unknown. Research suggests that macrophages play a pivotal role in the disease's dissemination. To study Leishmania's impact on macrophage migration, it is crucial to have good infection rates stablished. We explored both parasite enrichment and detection methods. Neither the PNA nor Ficoll-based techniques significantly improved infection rates in our in vitro model. Instead, pre-labelling promastigotes with CFSE proved a reliable infection detection method. To study the macrophages migration patterns, different cell migration assays were employed. Wound healing assays revealed inconsistencies attributed to limitations within the assay model. Alternatively, a stimuli-free random cell migration assays enabled precise tracking of individual macrophages. Nevertheless, this method also showed no consistent patterns in the macrophage’s migration dependent of Leishmania infection. Moreover, Dasatinib and Wortmannin, known inhibitors of migration in other cell types, were also tested for their effect on macrophages, an aspect that had not been previously explored beyond our research group. However, they exhibited no significant effects in our assays. Differences in cell type and assay design may account for these inconsistencies. Analysis of cell morphology suggested that macrophage polarization could influence migration patterns and further investigation is required to understand the underlying mechanisms. In conclusion, this research underscores the complexities of Leishmania-macrophage interactions and emphasizes the need for further studies to elucidate the intricate host-parasite dynamics in the context of Leishmaniasis and macrophage biology.

A leishmaniose, uma doença tropical negligenciada prevalente, afeta milhões de pessoas em todo o mundo e é transmitida pela picada de uma mosca da areia infetada com parasitas do género Leishmania. Embora existam tratamentos para a Leishmaniose, estes não são específicos para parasitas de Leishmania, estão frequentemente associados a efeitos secundários significativos e permanecem inacessíveis em muitas regiões endémicas. A doença apresenta uma variedade de formas clínicas, desde lesões cutâneas até infeções viscerais possivelmente fatais. As espécies de Leishmania estão ligadas a diferentes tropismos da doença, mas os mecanismos específicos responsáveis por essas variações permanecem desconhecidos. Pesquisas sugerem que os macrófagos desempenham um papel fundamental na disseminação da doença. Para estudar o impacto da Leishmania na migração de macrófagos, é crucial estabelecer boas taxas de infeção. Exploramos métodos de enriquecimento e deteção de parasitas. Nem as técnicas baseadas em PNA nem as baseadas em Ficoll melhoraram significativamente as taxas de infeção no nosso modelo in vitro. Pelo contrário, a pré-marcação de promastigotas com CFSE provou ser um método confiável para deteção da infeção. Para estudar os padrões de migração dos macrófagos, recorreu-se a diferentes ensaios de migração celular. Ensaios “wound healing” revelaram inconsistências que podem ser atribuídas a limitações do modelo experimental. Alternativamente, ensaios “random single cell” sem estímulos permitiram a monitorização precisa e individual dos macrófagos individualmente. No entanto, este método também não mostrou padrões consistentes na migração de macrófagos dependentes da infeção por Leishmania. Para além disso, Dasatinib e Wortmannin, dois conhecidos inibidores da migração noutros tipos de células, foram testados para determinar o seu efeito em macrófagos, o que representava um aspeto previamente inexplorado fora do nosso grupo de investigação. Contudo, estas não demonstraram efeitos significativos nos nossos ensaios. Diferenças no tipo de célula e no desenho do ensaio podem explicar essas inconsistências. A análise da morfologia celular sugere que a polarização de macrófagos pode influenciar os padrões de migração, sendo por isso necessária investigação adicional para compreender os mecanismos subjacentes. Em conclusão, o nosso estudo destaca a complexidade das interações entre a Leishmania e os macrófagos, e salienta a necessidade de realizar mais estudos para elucidar a complexa dinâmica entre o hospedeiro e os parasitas no contexto da Leishmaniose e da biologia de macrófagos.