Migration of leukocytes to the central nervous system in experimental infection with ZIKV virus

O vírus ZIKA pertence ao gênero Flavivírus e diversos trabalhos têm demonstrado que a infecção por esse vírus está associada com o desenvolvimento de anomalias congênitas fetais e doenças neurológicas como casos de microcefalia e de síndrome de Guillan-Barré. Com intuito de entender os mecanismos imunológicos de controle da replicação viral e na patogênese da doença, o objetivo do trabalho foi estabelecer um modelo experimental de infecção por vírus ZIKV em animais imunocompetentes e investigar a migração de leucócitos para o sistema nervoso central durante a infecção por esse vírus. Os animais C57BL/6 infectados por ZIKV apresentaram um aumento da carga viral no sistema nervoso central (SNC) após 24 horas de infecção e uma redução significativa após 48 e 72 horas de infecção. No entanto, os animais deficientes do receptor de IFN tipo I (IFNAR-/-) apresentaram uma alta carga viral após 48 e 72 horas de infecção. Nossos dados mostram que os animais IFNAR-/- são altamente suscetíveis a infecção com 100% de mortalidade na fase aguda da doença, enquanto os animais C57BL/6 são resistentes a infecção com 100% sobrevida por mais de 30 dias de infecção. A infecção com ZIKA induziu o recrutamento de duas subpopulações de monócitos CD11b+Ly6Chi e CD11b+Ly6Clo para o SNC de maneira dependente da sinalização de IFN tipo I. Uma vez que, os animais C57BL/6 apresentaram um aumento de monócitos no SNC após 48 horas de infecção, enquanto que os animais IFNAR-/- apresentaram o recrutamento dessas células somente após 72 horas de infecção. De maneira interessante, o recrutamento dos monócitos culminou com um aumento da expressão das citocinas IL-6 e IL-18 no SNC de animais C57BL/6, enquanto que a expressão dessas citocinas não foi encontrada no SNC de animais IFNAR-/-, sugerindo a importância da via de sinalização de IFN tipo I para a produção dessas citocinas. E por fim, demostramos que a migração dos monócitos para SNC de animais infectados com vírus ZIKA é dependente da produção de CCL2 produzida no cérebro de animais infectados e da expressão dos receptores de quimiocinas CCR2 e CCR5. Uma vez que, animais deficientes para CCR2 (CCR2-/-) e CCR5 (CCR5-/-) apresentaram uma redução da frequência dos monócitos CD11b+Ly6Chi para o SNC em comparação aos animais C57BL/6 após a infecção. De maneira geral, nossos dados mostram que os animais C57BL/6 são resistentes à infecção por ZIKV, uma vez que a via de sinalização de IFN do tipo I está envolvida no recrutamento de monócitos inflamatórios para SNC e consequente controle da replicação viral. O desenvolvimento de um modelo experimental de infecção por vírus ZIKV abre perspectivas para o entendimento dos mecanismos de controle da replicação viral e sobre a patogênese da doença.The ZIKA virus belongs to the genus Flavivirus, several studies have demonstrated that the infection by this virus is associated with the development of fetal congenital anomalies and neurological diseases, such as microcephaly and Guillan-Barré syndrome. In order to elucidate the immunological mechanisms of the viral replication control and the disease pathogenesis, the study aim was to establish an experimental model of ZIKV infection in immunocompetent animals and investigate the leukocytes migration to the central nervous system during this virus infection. ZIKV infected C57BL/6 animals demonstrated an increased viral load in the central nervous system (CNS) after 24 hours of infection and a significant reduction after 48 and 72 hours of infection. However, type I INF receptor deficient mice (IFNAR-/-) had a high viral load after 48 and 72 hours of infection. Our data demonstrated that IFNAR-/- animals are highly susceptible to infection with 100% mortality during the acute phase of the disease, while C57BL/6 mice are resistant with 100% survival for more than 30 days of infection. ZIKA infection induced the recruitment of two monocytes subpopulation CD11b+Ly6Chi and CD11b+Ly6Clo to the CNS in a dependent manner of type I INF signaling. C57BL/6 mice showed an increase of monocytes in the CNS after 48 hours of infection, whereas IFNAR-/- mice recruited these cells only after 72 hours of infection. Interestingly, the monocytes recruitment culminated in an increased expression of IL-6 and IL-18 in C57BL/6 mice CNS, while these cytokines expression was not observed in the CNS of IFNAR-/- animals, thus suggesting the importance of type I INF signaling pathway for these cytokines production. Finally, we have demonstrated that the monocytes migration to the CNS from animals infected with ZIKA virus is dependent of CCL2 production in the brain of infected animals, as well as the expression of the chemokine receptors CCR2 and CCR5. Given that CCR2 (CCR2-/-) and CCR5 (CCR5-/-) deficient animals demonstrated a frequency reduction of CD11b+Ly6Chi monocytes to the CNS compared to C57BL/6 mice after infection. Overall, our data demonstrate that C57BL/6 animals are resistant to ZIKV infection, since the type I INF signaling pathway is involved in the inflammatory monocytes recruitment to the CNS and subsequent viral replication control. The development of an experimental model of ZIKV infection open perspectives for the understanding of viral replication control mechanisms and disease pathogenesis