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Type: Dissertação
Title: Caracterização da replicação de dois isolados brasileiros do vírus Mayaro em modelos in vitro e in vivo e análise genotípica da linhagem D
Author(s)/Inventor(s): Carraio, Nathalia Arruda Camara
Advisor: Miranda, Iranaia Assunção
Abstract: O vírus Mayaro (MAYV) é um arbovírus emergente da família Togaviridae, gênero Alphavirus, associado à uma doença com manifestações musculoesqueléticas debilitantes, como mialgia e artralgia crônica. Embora seja transmitido principalmente por mosquitos silvestres em áreas florestais das Américas, surtos recentes em cidades brasileiras indicam possível circulação urbana, gerando preocupação em áreas populosas. MAYV apresenta três genótipos com distribuição geográfica distinta. O genótipo D é o mais amplamente distribuído e tem sido associado à maioria dos surtos registrados nas Américas, enquanto o genótipo L apresenta circulação mais restrita, no Brasil. O genótipo N foi identificado exclusivamente no Peru. As diferenças genotípicas no MAYV podem afetar a replicação, o tropismo, a resposta imune e a gravidade da doença, mas ainda são pouco exploradas em estudos comparativos de patogênese. No presente estudo, comparamos três cepas de MAYV de dois genótipos: a cepa protótipo ATCC (genótipo D, isolada em 1954), a cepa ACRE (genótipo D, isolada em 2004 no Acre) e a cepa SINOP (genótipo L, isolada em 2011 no Mato Grosso). Realizamos análises em modelos celulares (in vitro) e animais (in vivo) a fim de avaliar diferenças na replicação viral, indução de resposta imune e patogenicidade induzidas pelas cepas de diferentes genótipos, com intuito de descrever a doença causada por eles. Nos ensaios in vitro, todas as cepas replicaram eficientemente em células de mosquito Aedes albopictus (C636), com destaque para ATCC e SINOP que apresentaram maior replicação em até 72 horas pós infecção (hpi). Já em células Aedes aegypti (Aag2), a replicação foi ineficiente para todas as cepas de isolamentos recentes. Em células de mamíferos (Huh7 e C2C12), a cepa ACRE apresentou menor replicação e ausência de efeito citopático, enquanto ATCC e SINOP, induziram maior destruição celular em células musculares murinas (C2C12). Além disso, a infecção com a cepa ACRE levou à maior expressão de genes estimulados por interferon, refletindo na ativação da resposta antiviral que pode refletir no controle da infecção nesse modelo celular. Na infecção em modelos murinos, a cepa SINOP resultou na maior carga viral em todos os tecidos analisados, especialmente músculos e patas traseiras, culminando na maior letalidade e inflamação nos tecidos musculares e articulares, correlacionando-se com maior virulência. A doença induzida pela cepa ACRE, por outro lado, demonstrou um perfil de controle da infecção nos primeiros dias, mas evoluiu abruptamente para um quadro severo, levando rapidamente os animais ao óbito. Análises genômicas revelaram que, embora as cepas ACRE e ATCC pertençam ao mesmo genótipo (D), estas apresentam mutações distintas em proteínas importantes para entrada e virulência (como E1, E2 e nsP3), indicando que ocorreu uma evolução genômica espaço temporal entre as cepas do mesmo genótipo. Esses achados reforçam a importância em considerar a diversidade genotípica do MAYV em estudos de patogênese e vigilância, uma vez que diferentes genótipos podem ter diferenças na dinâmica de transmissão, adaptação a vetores e gravidade clínica. Além disso, destacam-se as limitações no uso da cepa protótipo ATCC como modelo da infecção por MAYV, evidenciando a necessidade de estudos com isolados recentes representativos da circulação atual no Brasil.
Abstract: Mayaro virus (MAYV) is an emerging arbovirus from the Togaviridae family, Alphavirus genus, associated with a disease that presents debilitating musculoskeletal manifestations such as myalgia and chronic arthralgia. Although it is primarily transmitted by sylvatic mosquitoes in forested areas of the Americas, recent outbreaks in Brazilian cities suggest possible urban circulation, raising concerns in densely populated areas. MAYV comprises three genotypes with distinct geographic distribution. Genotype D is the most widely distributed and has been associated with the majority of outbreaks, while genotype L shows more restricted circulation in Brazil. Genotype N has been identified exclusively in Peru. Genotypic differences in MAYV may influence viral replication, tissue tropism, host immune response, and disease severity, but these aspects remain underexplored in comparative pathogenesis studies. In the present study, we compared three MAYV strains from two genotypes: the prototype ATCC strain (genotype D, isolated in 1954), the ACRE strain (genotype D, isolated in 2004 in Acre, Brazil), and the SINOP strain (genotype L, isolated in 2011 in Mato Grosso, Brazil). We conducted analyses using both cellular (in vitro) and animal (in vivo) models to assess differences in viral replication, immune response induction, and pathogenicity triggered by strains from different genotypes, aiming to describe the disease they cause. In the in vitro assays, all strains replicated efficiently in Aedes albopictus (C636) mosquito cells, with ATCC and SINOP showing the highest replication up to 72 hours post-infection (hpi). In Aedes aegypti (Aag2) cells, however, replication was inefficient for all recently isolated strains. In mammalian cells, the ACRE strain showed lower replication and absence of cytopathic effect, while ATCC and SINOP induced greater cell destruction in murine muscle cells. Moreover, infection with the ACRE strain led to higher expression of interferon-stimulated genes, reflecting stronger activation of the antiviral response, which may contribute to better infection control in this cell model. In mouse infection models, the SINOP strain resulted in the highest viral loads in all analyzed tissues, particularly muscles and joints, culminating in greater lethality and inflammation in muscle and joint tissues, indicating higher virulence. Conversely, the disease induced by the ACRE strain initially showed signs of infection control but rapidly progressed to a severe condition, quickly leading to animal death. Genomic analyses revealed that, although ACRE and ATCC strains belong to the same genotype (D), they exhibit distinct mutations in key proteins involved in viral entry and virulence (such as E1, E2, and nsP3), indicating spatiotemporal genomic evolution within the same genotype. These findings underscore the importance of considering MAYV genotypic diversity in pathogenesis and surveillance studies, since different genotypes may differ in transmission dynamics, vector adaptation, and clinical severity. Additionally, they highlight the limitations of using the prototype ATCC strain as a universal model for MAYV infection, emphasizing the need for studies with recent isolates representative of current circulation in Brazil.
Keywords: Infecções por Alphavirus
Genótipo
Virulência
Alphavirus Infections
Genotype
Virulence
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências (Microbiologia)
Production unit: Instituto de Microbiologia Paulo de Góes
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 14-Aug-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: Carraio, N. A. C. (2025). Caracterização da replicação de dois isolados brasileiros do vírus Mayaro em modelos in vitro e in vivo e análise genotípica da linhagem D [Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro]. Repositório Institucional Pantheon.
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