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Rosa-Gonçalves P, de Sousa LP, Maia AB, Ribeiro-Gomes FL, Gress CCTDL, Werneck GL, Souza DO, Almeida RF, Daniel-Ribeiro CT. Dynamics and immunomodulation of cognitive deficits and behavioral changes in non-severe experimental malaria. Front Immunol 2022; 13:1021211. [PMID: 36505414 PMCID: PMC9729266 DOI: 10.3389/fimmu.2022.1021211] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/17/2022] [Accepted: 11/04/2022] [Indexed: 11/25/2022] Open
Abstract
Data recently reported by our group indicate that stimulation with a pool of immunogens capable of eliciting type 2 immune responses can restore the cognitive and behavioral dysfunctions recorded after a single episode of non-severe rodent malaria caused by Plasmodium berghei ANKA. Here we explored the hypothesis that isolated immunization with one of the type 2 immune response-inducing immunogens, the human diphtheria-tetanus (dT) vaccine, may revert damages associated with malaria. To investigate this possibility, we studied the dynamics of cognitive deficits and anxiety-like phenotype following non-severe experimental malaria and evaluated the effects of immunization with both dT and of a pool of type 2 immune stimuli in reversing these impairments. Locomotor activity and long-term memory deficits were assessed through the open field test (OFT) and novel object recognition task (NORT), while the anxiety-like phenotype was assessed by OFT and light/dark task (LDT). Our results indicate that poor performance in cognitive-behavioral tests can be detected as early as the 12th day after the end of antimalarial treatment with chloroquine and may persist for up to 155 days post infection. The single immunization strategy with the human dT vaccine showed promise in reversal of long-term memory deficits in NORT, and anxiety-like behavior in OFT and LDT.
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Affiliation(s)
- Pamela Rosa-Gonçalves
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Luciana Pereira de Sousa
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Aline Barbosa Maia
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Flávia Lima Ribeiro-Gomes
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Caroline Cristhiani Tavares de Lima Gress
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Guilherme Loureiro Werneck
- Departamento de Epidemiologia do Instituto de Medicina Social da Universidade do Estado do Rio de Janeiro and Instituto de Estudos de Saúde Coletiva da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Diogo Onofre Souza
- Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil
| | - Roberto Farina Almeida
- Departamento de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brazil
| | - Cláudio Tadeu Daniel-Ribeiro
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, Brazil,Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária, Fiocruz and Secretaria de Vigilância em Saúde, Ministério da Saúde, Rio de Janeiro, Brazil,*Correspondence: Cláudio Tadeu Daniel-Ribeiro,
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de Sousa LP, Ribeiro-Gomes FL, de Almeida RF, Souza TME, Werneck GL, Souza DO, Daniel-Ribeiro CT. Immune system challenge improves recognition memory and reverses malaria-induced cognitive impairment in mice. Sci Rep 2021; 11:14857. [PMID: 34290279 PMCID: PMC8295320 DOI: 10.1038/s41598-021-94167-8] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/23/2021] [Accepted: 07/05/2021] [Indexed: 11/09/2022] Open
Abstract
The immune system plays a role in the maintenance of healthy neurocognitive function. Different patterns of immune response triggered by distinct stimuli may affect nervous functions through regulatory or deregulatory signals, depending on the properties of the exogenous immunogens. Here, we investigate the effect of immune stimulation on cognitive-behavioural parameters in healthy mice and its impact on cognitive sequelae resulting from non-severe experimental malaria. We show that immune modulation induced by a specific combination of immune stimuli that induce a type 2 immune response can enhance long-term recognition memory in healthy adult mice subjected to novel object recognition task (NORT) and reverse a lack of recognition ability in NORT and anxiety-like behaviour in a light/dark task that result from a single episode of mild Plasmodium berghei ANKA malaria. Our findings suggest a potential use of immunogens for boosting and recovering recognition memory that may be impaired by chronic and infectious diseases and by the effects of ageing.
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Affiliation(s)
- Luciana Pereira de Sousa
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz & Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária (CPD-Mal) of Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) and of Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS), Ministério da Saúde, Fiocruz. Av. Brasil 4365, Manguinhos, Rio de Janeiro, RJ, CEP 2104-360, Brazil
| | - Flávia Lima Ribeiro-Gomes
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz & Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária (CPD-Mal) of Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) and of Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS), Ministério da Saúde, Fiocruz. Av. Brasil 4365, Manguinhos, Rio de Janeiro, RJ, CEP 2104-360, Brazil
| | - Roberto Farina de Almeida
- Departamento de Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
| | - Tadeu Mello E Souza
- Departamento de Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Guilherme Loureiro Werneck
- Departamento de Epidemiologia of Instituto de Medicina Social, Universidade do Estado do Rio de Janeiro and Instituto de Estudos de Saúde Coletiva da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Diogo Onofre Souza
- Departamento de Bioquímica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Cláudio Tadeu Daniel-Ribeiro
- Laboratório de Pesquisa em Malária, Instituto Oswaldo Cruz & Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária (CPD-Mal) of Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) and of Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS), Ministério da Saúde, Fiocruz. Av. Brasil 4365, Manguinhos, Rio de Janeiro, RJ, CEP 2104-360, Brazil.
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