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quarta-feira, 23 de julho de 2014

Trained Immunity: A new concept of memory in Immunology



 Este post foi preparado pelo Dr. Joosten que é Pesquisador Visitante do Programa Ciência Sem Fronteira em Projeto coordenado pela Dra. Fátima Ribeiro-Dias da UFG. Ele está em Goiânia durante o mês de Julho e retornará ao Brasil duas vezes em 2015 e uma vez em 2016. Gostaria de agradecer ao Dr. Joosten pela sua contribuição para o crescimento da Imunologia em Goiânia e também por compartilhar um pouco de seu trabalho e de suas ideias com todos da SBI. Espero que apreciem.

Trained Immunity: A new concept of memory in Immunology
Very recently several articles were published that challenged the “dogma” that only the adaptive immunity is build on immunological memory. It reveals that also NK cells, monocytes and macrophages are able to build a kind of immunological memory. This concept of “Trained Immunity” may contribute to our understanding of several nonspecific effects seen within the field of immunology.
Immune responses in vertebrates are classically separated into innate or adaptive. Adaptive (or specific) immunity, requiring specialized cells such as T-lymphocytes and B-lymphocytes, specifically recognizes a pathogen and builds immunological memory to that specific. Upon a second encounter with the same pathogen, clonal expansion of memory T cells and/or B cells induces a rapid and effective response. In contrast to the adaptive immune responses, the current opinion holds that innate immune responses are nonspecific and lack immunological memory. Innate host defenses are mediated by cascades of constitutive proteins such as the complement system, and by cellular responses involving phagocytes (monocytes, macrophages, neutrophils) or natural killer (NK) cells.
The discovery of several major classes of pattern recognition receptors (PRRs), i.e., Toll-like receptors (TLRs), C-type lectin receptors, NOD-like receptors (NLRs), and RigI-helicases, implies that innate recognition of pathogens involves specific recognition of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). As a consequence, the innate response to different infectious agents may vary dependent on the type of PAMP-PRR interaction. The fact that innate immune responses exhibit memory characteristics after the first encounter with a pathogen (“training effect”) is accepted in plant immunology and is strongly suggested in invertebrates. The natural protection of plants against pathogens that spreads from the site of the infection throughout the tissues of the plant has been called “systemic acquired resistance” (SAR), a phenomenon documented already in 1933. Studies in invertebrates, which lacking T-cells and B-cells showed that invertebrates were protected against a secondary infection after they encounter a first not-related microorganism.  Several reports used mealworms, cockroaches, or fruit flies to show that invertebrates have both specific and non-specific protection to pathogens.
It is well known for long times that exposure to microorganisms or cytokines primed mice to enhanced immune responses in mice. In many experimental models for autoimmune diseases, like rheumatoid arthritis, it is known that heat killed Mycobacterium tuberculosis in Freund complete adjuvant is necessary for the development of the disease model. Interestingly, also protection was seen against models of infectious diseases. Previous exposure to low dose of Candida albicans or BCG protects against lethal infections caused by non-related pathogens. Of high interest, these protective effects were found in SCID mice, but in CCR2-deficient mice, indicated that monocytes and macrophages were the crucial cells in the phenomenon. In humans, BCG vaccinations revealed to protect against several other infectious diseases then tuberculosis alone. This so-called nonspecific protective effect of BCG is based on the activation state of monocytes and macrophages.  It was demonstrated that epigenetic modifications in monocytes that occurs after the first encounter with a microbe results in a long-lasting activation state of these monocytes. This epigenetic reprogramming of monocytes/macrophages reveals to be the mechanism of nonspecific protective effect of BCG in humans. The understanding of the mechanisms of “Trained Immunity” will lead to new insights for both vaccine development and the pathogenesis of several autoimmune diseases.

Dr. Leo A. B. Joosten, PhD
Department of Internal Medicine 
Radboud University Medical Centre 
Nijmegen, The Netherlands 
Leo.Joosten@radboudumc.nl
References:
Quintin J, et al. Candida albicans infection affords protection against reinfection via functional reprogramming of monocytes. Cell Host Microbe. 2012;12:223-32.
Kleinnijenhuis J, et al. Bacille Calmette-Guerin induces NOD2-dependent nonspecific protection from reinfection via epigenetic reprogramming of monocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012;109(43):17537-42.
Kleinnijenhuis J, et al. Long-lasting effects of BCG vaccination on both heterologous Th1/Th17 responsesand innate trained immunity. J Innate Immun. 2014;6(2):152-8.
Levy O, et al. A prime time for trained immunity: innate immune memory in newborns and infants. Neonatology. 2014;105(2):136-41.
Quintin J, et al. Innate immune memory: towards a better understanding of host defense mechanisms. Curr Opin Immunol. 2014;29C:1-7
Bekkering S, et al. Oxidized Low-Density Lipoprotein Induces Long-Term Proinflammatory Cytokine Production and Foam Cell Formation via Epigenetic Reprogramming of Monocytes. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2014;34(8):1731-8.

Fator de transcrição IRF1 medeia atividade antitumoral dependente de IL-21 por células Th9

Linfócitos T CD4+ naïve, quando em contato com antígenos específicos, tornam-se ativados e por conseguinte passam a expressar repertórios de citocinas específicos para as diversas subpopulações de linfócitos T helper. A caracterização de subpopulações de linfócitos vem crescendo nas últimas décadas. Desde a descrição dos fenótipos Th1 e Th2 em 1986, passando por Th17, Treg, até o emergente Th9. A população de linfócitos Th9 é caracterizada pela produção de IL-9 e IL-21 e foi inicialmente descrita na imunopatologia de doenças autoimunes, alergias e asma. Trabalhos recentes demonstram, também, o importante papel dos linfócitos Th9 no controle tumoral. Um artigo publicado esta semana na revista Nature destrincha o mecanismo de diferenciação celular para o fenótipo Th9 e consequente eliminação tumoral dependente de IFN-γ.

Quando primadas com IL-4 e TGF-β, células T CD4+ se diferenciam em células Th9 capazes de produzir IL-9 e IL-21. Fatores de transcrição que levam à produção dessas citocinas já foram descritos, sendo eles IRF4 e PU.1. No entanto, estes não são exclusivos de Th9, uma vez que estão também envolvidos nos fenótipos Th2 e Th17. Adicionalmente a esses achados anteriores, os autores deste trabalho demonstram que na presença de IL-1β,  as células Th9 expressam o fator de transcrição IRF1, o qual também está envolvido na diferenciação do fenótipo Th1. Em consequência dessa expressão, as células Th9 produzem níveis superiores de IL-9, IL-10 e IL-21. Visando compreender a via de sinalização a qual controla a expressão de IL-9 e IL-21 na presença de IL-1β, demonstrou-se que STAT1, mas não NF-kB, se liga ao promotor de irf1. STAT1 por sua vez é fosforilado por Fyn, que é ativado em consequência da sinalização do IL-1R via molécula adaptadora MyD88.

Afim de testar se a capacidade antitumoral das células Th9, anteriormente descrita, é devida ao aumento da produção de citocinas, Végran e colaboradores realizaram transferência adotiva de células T CD4+ previamente diferenciadas em Th1, Th17 ou Th9 na presença ou ausência de IL-1β. Os dados mostram que células Th9 na presença de IL-1β apresentam atividade antitumoral superior à Th17, Th1 e à Th9 na ausência de IL-1β. Complementarmente, os autores demonstram que a atividade antitumoral das células Th9/ IL-1β são independentes da expressão de IL-9 e IL-10, mas dependentes da expressão de IL-21, citocina esta que é descrita como promotora da ativação de células NK e linfócitos T CD8+ e consequente produção de IFN-γ por essas células. Finalmente, é mostrado que a inibição do fator de transcrição IRF1 reduz a ação antitumoral das células Th0/ IL-1β, justamente devido à diminuição da produção de IL-21.

Em conjunto, os dados publicados no artigo de Végran e colaboradores suportam a teoria do importante papel de IL-1β na expressão do fator de transcrição IRF1 e consequente aumento da produção de IL-21, responsável pela resposta antitumoral dependente de IFN-γ. Ainda nesta edição da revista Nature, Quezada e Peggs discutem os achados descritos nesse artigo e sumarizam o mecanismo proposto:




Végran F, Berger H, Boidot R, Mignot G, Bruchard M, Dosset M, Chalmin F, Rébé C, Dérangère V, Ryffel B, Kato M, Prévost-Blondel A, Ghiringhelli F, Apetoh L. The transcription factor IRF1 dictates the IL-21-dependent anticancer functions of TH9 cells. Nat Immunol. 2014;15(8):758-66. doi: 10.1038/ni.2925.

Quezada SA, Peggs KS. An antitumor boost to TH9 cells. Nat Immunol. 2014;15(8):703-5. doi: 10.1038/ni.2945.

Por Caroline Junqueira, pós-doutoranda do Laboratório de Imunopatologia, Fiocruz-MG

terça-feira, 22 de julho de 2014

O que é que a banana tem? Bananese, a "maionese" saudável

Um projeto desenvolvido por alunos do Instituto Federal de Goiás (IFG), em Rio Verde, sudoeste do Estado, foi 1 dos 50 selecionados entre 350 no mundo para ser apresentado na London International Youth Science Forum (LIYSF), em Londres, nesta terça, 22 (hoje). Reforço aqui a importância de estimularmos (governo e cidadãos) uma boa formação escolar, incluindo ciência, desde o Ensino Médio, em todas as suas formas, incluindo o ensino técnico profissionalizante. Independentemente da escola ser pública ou privada. O Projeto Imunologia nas Escolas foi criado nesse sentido: embora não haja influências mútuas diretas, os objetivos de melhorar a educação e a ciência brasileiras, e contribuir para diminuir as grandes desigualdades sociais, a longo prazo, são semelhantes. Parece-me que assim, caminhamos para deixar de sermos apenas mais uma "República de Bananas" (países exportadores, como a Costa Rica, Equador e Colômbia) para sermos fabricantes de produtos com valor agregado (a "bananese" está sendo patenteada).

BANANESE - A MAIONESE SAUDÁVEL (661)
Gustavo Augusto da Silva, Matheus Fernando da Silva, Rochelly Sousa Lacerda, Marcio Ramatiz Lima
dos Santos (Orientador) , Alexsandra Valeria Sousa Costa (Coorientador)
Instituto Federal Goiano - Campus Ceres, CERES, GO
SAU - 305 Nutrição
Projeto da Feira: XIV Feira de Ciência e Tecnologia do IF Goiano Ceres



Texto extraído do site G1-Globo/TV Anhanguera (Goiás) aqui em 19/07/2014:

"(...) O objetivo é utilizar o excedente de banana e ajudar o mundo a se livrar de resíduos. Além disso, evitar o alto índice de colesterol (LDL) e pressão alta.
Alunos: Gustavo Augusto, 17 anos, e Matheus Fernando, 18 anos, ambos do IFG do Estado de Goiás.

Cansado de ver as bananas do campus onde estudava se perderem, o universitário Matheus Fernando resolveu criar um projeto para resolver o problema. Após 11 meses de pesquisas, o aluno de  Engenharia de Alimentos do Instituto Federal Goiano, em Rio Verde, sudoeste de Goiás, criou a "bananese", uma maionese feita à base de banana verde. A ideia deu tão certo que ele foi convidado para apresentar a inovação em uma feira em Londres, no maior evento da área, em julho.
Matheus conta que a criação da maionese surgiu por acaso. "Eu desenvolvi o projeto quando estava no terceiro ano do Ensino Médio de técnico em Agropecuária, em outro campus da instituição. A banana era uma das frutas com mais abundância e que perdia muito. Resolvi fazer alguma coisa. A intenção não era fazer a maionese, mas sim alguma coisa com a biomassa da banana verde", explica.
“É bem difícil chegar ao ponto de biomassa porque como a base dela é só banana verde e água a gente tinha que quebrar essa adstringência da banana verde antes de começar a fazer a biomassa", explica.O produto criado tem quatro sabores: pimenta, rosé, orégano e sem condimento. Quem prova diz que é difícil perceber o gosto da fruta no alimento. De acordo com Matheus, a bananese também é recomendada para quem quer perder peso, pois não leva óleo e ovo em sua composição. Para prepará-la, são utilizadas apenas banana e água."
"Yes, nós temos bananas!" Agora podemos dizer que além de "engordar e fazer crescer", como o samba-enredo da Imperatriz Leopoldinense, em 1991 ["(...) Na exportação, oh meu Brasil menino, a força é teu chão!"], banana e seus produtos podem também ajudar a reduzir o colesterol "ruim", perder peso e prevenir diabetes.

Mais informações aqui

domingo, 20 de julho de 2014

Artigo publicado na Science Signaling demonstra possível mecanismo responsável pela recorrência de câncer de mama



O grupo japonês coordenado por Takahiro Ochiya publicou o artigo intitulado “Exosomes from bone marrow mesenchymal stem cells contain a microRNA that promotes dormancy in metastatic breast cancer cells”, capa da Science Signaling do mês de julho. Esta figura é muito legal porque evidencia claramente tal fenômeno. 

Embora a mortalidade decorrente do câncer de mama tenha diminuído muito nas últimas décadas, fruto de melhorias no tratamento, diagnóstico e informação, a recorrência da doença após quimioterapia e remoção do tumor primário ainda é comum, podendo acontecer anos ou décadas após a intervenção médica. Assim, a doença retorna de maneira mais agressiva e seu tratamento torna-se mais difícil. Este fenômeno indica que as células cancerosas sobrevivem por um longo período em algum lugar no corpo em estado de dormência, no qual as células diminuem drasticamente seu potencial mitótico, o que impede o sucesso no tratamento da doença, e esperam por uma condição ambiental favorável para que voltem a se proliferar.
Relatórios clínicos mostram que micrometástases de células tumorais de mama podem ser encontrados na medula óssea em estágios iniciais da doença, indicando pior prognóstico (Braun et al., 2005). Balic e colaboradores, em 2006, mostraram que a maioria das células tumorais de mama que migram para a medula óssea e possuem fenótipo característico de célula tronco tumoral (CSCs) (CD44+CD24-). Karnoub e colaboradores, em 2007, mostraram que células tronco mesenquimais da medula óssea (BM-MSC) são capazes de aumentar o potencial metastático de células tumorais de mama.
Partindo do pressuposto de que no câncer de mama há micrometástases para a medula óssea e que há uma conversa entre BM-MSC e células tumorais, Ono e colaboradores publicaram um artigo muito interessante na “Science Signaling”, no início deste mês, que visou identificar um possível mecanismo responsável pela dormência das células do câncer de mama. Para isso, o primeiro passo foi estabelecer uma linhagem celular de câncer de mama que possuísse a característica de migrar para a medula óssea. Para tal, células MDA-MB-231 expressando luciferase e GFP foram injetadas em camundongos C.B-17/Icr-scid/scidJc1 para posterior monitoramento das células metastáticas. O clone resultante da medula óssea foi identificado pela expressão de GFP, indicando que estas foram originadas da linhagem celular parental, e nomeadas como BM2. Embora a expressão gênica destas células (BM2) para com a parental (MDA-MB-231) tenha sido bastante parecida, a expressão de genes relacionados com o ciclo celular mostrou-se diminuída naquelas e, também, observou-se que sua massa celular era composta por células CD24- , forte indicativo de célula tronco tumoral (CSC).
Uma vez estabelecida a linhagem BM2, estas foram submetidas a co-cultura com BM-MSCs. Observou-se que esta interação promoveu redução na divisão celular de BM2 e alteração do fenótipo CSCs, estabelecido até então como CD44+CD24-, onde foi possível verificar o aumento de células que deixaram de expressar CD44. Ao se estudar, portanto, as BM2 CD44+CD24- e CD44-CD24- , foi verificado que o fenótipo CD44- possui reduções significativas na proliferação celular, potencial invasivo e sensibilidade ao docetaxel, quando comparadas às células BM2 CD44+. Tal fenótipo também apresentou aumento na expressão de Src e redução de Erbb2. Estes dados, portanto, evidenciam que o aumento de células CD44- nas culturas BM2, induzidas por BM-MSCs, está associado com a aquisição de dormência.
Mas qual fator secretado por BM-MSCs seria capaz de alterar o comportamento das células tumorais em questão? Neste trabalho, Ono e colaboradores apostaram nos exossomos. Para tal, exossomos provenientes de BM-MSCs foram isolados para posterior tratamento das células BM2. Três dias após o estímulo, foi verificado que tais células tumorais apresentaram redução da proliferação celular e redução da expressão de CD44. Posteriormente, foi verificado que os exossomos derivados de BM-MSCs possuíam 44 miRNAs diferencialmente expressos em relação a fibroblastos. Dentre eles estava o miR-23b, já documentado como supressor de invasão, migração e de proliferação celular (Geng et al., 2012; Loftus et al., 2012), o qual encontrava-se mais de duas vezes mais expresso em relação ao controle (fibroblasto). Ao se transfectar células BM2 com este miRNA, os mesmos comportamentos celulares foram identificados, comprovando que o miR-23b é o responsável pela dormência de células de câncer de mama disseminadas.
            A fim de se identificar os alvos de miR-23b, foram realizadas análises in silico (TargetScan e miRanda), que dentre outros genes, o gene MARKS (myristoylated alanine-rich C kinase substrate) foi selecionado por estar envolvido com metástase. A partir do knockdown deste gene, foi observada indução de dormência nas células BM2. Em humanos, pacientes com câncer de mama com metástase para a medula óssea, foi possível verificar que tais células, assim como a BM2, possuem expressão de MARKS diminuída em virtude do miR-23b.
O mecanismo, portanto, proposto pelo grupo de Ono é: BM-MSCs secretam o miR-23b via exossomos que, por sua vez, atuam sobre as células tumorais de mama, que migram para a medula óssea, regulando negativamente a expressão de MARKS, fenômeno que é responsável por desencadear a dormência do tumor.

Post de Mikhael Haruo Fernandes de Lima (Mestrando, FMRP-IBA)

sábado, 19 de julho de 2014

Boas vindas aos alunos do VII Curso de Inverno em Imunologia da FMRP



É com grande alegria que a Comissão Organizadora do VII curso de Inverno em Imunologia do Programa de Pós-Graduação em Imunologia Básica e Aplicada da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP se prepara para receber os alunos de graduação vindos de Norte a Sul do Brasil e dos países vizinhos da América do Sul.
O objetivo do curso é aproximar os estudantes da área de pesquisa, fazendo com que eles conheçam a Pós-Graduação e seus integrantes, além de revisar e introduzir conceitos atuais de imunologia. Na próxima segunda-feira, dia 21, serão iniciadas as atividades do curso, que são compostas de um módulo teórico, seguido de dois módulos práticos.  No módulo teórico os alunos conhecerão as linhas de pesquisas existentes no programa, bem como aulas baseadas no livro texto ABBAS, ministradas pelos pós-graduandos. Já no módulo prático os alunos passarão por 2 laboratórios, tendo assim oportunidade de aprender sobre a linha de pesquisa e vivenciar a rotina de cada um deles. 
E por último, porém não menos importante, momentos de confraternização também estão reservados durante o curso. Nós esperamos que os alunos estejam sempre em contato com professores e pós-graduandos para tirar suas dúvidas e compartilhar experiências.
Esperamos que a estadia de vocês seja a mais proveitosa possível. Sejam todos bem vindos a Ribeirão Preto.

Comissão Organizadora

Post de Alexandre Souza (FMRP-IBA)

sexta-feira, 18 de julho de 2014

Os Novos Marcianos

Sei que pra muitos de nós o conceito do microbioma e imunidade já está super consolidado, mas acho que vale aqui no blog publicar este texto de divulgação que fiz pra coluna na Zero Hora, pra quem não lê muito sobre isso.

Nós e as Bacs


No clássico Guerra dos Mundos, publicado em 1898,  H.G. Wells imaginou uma Terra devastada por uma invasão alienígena. Marcianos, apresentados como mais fortes, mais inteligentes e com melhor tecnologia, exterminavam humanos com a eficiência e a tenacidade da Alemanha ao aniquilar os sonhos futebolísticos dos brasileiros na terça-feira. Enfim. Quando tudo parecia perdido, os marcianos começam a morrer misteriosamente. No final, é revelado que eles sucumbiram às bactérias da Terra, contra as quais os humanos normais já teriam imunidade há tempos. Essa história de terror foi contada sob o ponto de vista do século XIX por Wells, que era revisor da revista cientifica Nature e trabalhava muito para divulgação de ciência. Nessa época, não sabíamos que não existia vida inteligente em Marte, e bactérias eram seres misteriosos e assustadores. Estas eram visíveis apenas ao microscópio, e identificadas principalmente como causadoras de doenças mortais – antibióticos foram descobertos apenas no século seguinte, a penicilina sendo identificada em 1928.

O interessante é que hoje sabemos que as células bacterianas em nosso corpo são pelo menos dez vezes mais abundantes que as células humanas, pertencentes a mais de dez mil espécies diferentes. Essas bactérias são conhecidas conjuntamente como o microbioma humano, evoluíram por centenas de milhões de anos adaptando-se a viver em nossa pele, no intestino, nos tratos respiratório e vaginal, sem causar doença – exatamente o oposto.  Somos basicamente condomínios de bactérias, sendo o intestino a zona nobre, em que o acesso aos nutrientes fica concentrado. As bactérias componentes do microbioma trabalham arduamente preservar o seu ambiente – o ser humano -  de modo que este deixe vários descendentes, garantindo novas moradias para... bactérias filhas.

As bactérias do intestino produzem enzimas necessárias para que possamos digerir diferentes alimentos e assim absorvê-los. Produzem vitaminas que não produzimos, e também competem com outras bactérias, potencialmente patogênicas, que tentem colonizar nosso corpo.  Os chineses já sabiam disso há dois mil anos atrás, e usavam chá de fezes para tratar colites inflamatórias. Hoje sabemos que isso funcionava melhor porque a colite era causada pela bactéria Clostridium dificile, que proliferava em nosso intestino quando bactérias do microbioma eram eliminadas por alguma razão. Nosso microbioma sofre baixas quando tomamos antibióticos. A reposição das bactérias originais, “do bem”,  resolve o problema. No século XX , no Colorado, o “cházinho” foi substituído por tratamento com enemas fecais, igualmente eficientes.

Mais recentemente, descobriu-se que as bactérias da microbiota produzem substancias antiinflamatórias, e isso pode curar diabetes e outras doenças inflamatórias, trazendo uma nova função para o tratamento agora carinhosamente denominado “transplante de cocô”.  Além disso, essas bactérias interagem com o sistema imune do hospedeiro fazendo com que ele mesmo produza respostas antiinflamatórias. E alguns tumores só se manifestam se o hospedeiro possui uma determinada composição de espécies na microbiota, sugerindo que manipular a população de bactérias no intestino pode prevenir certas formas de câncer.  Hoje existem projetos internacionais para a compreensão das funções da microbiota, pois parece que estamos apenas arranhando a superfície do assunto. Por exemplo, o tipo de alimento que consumimos seleciona diferentes espécies de bactérias. Fibras complexas selecionam espécies que favorecem respostas antiinflamatórias e inibem a obesidade, enquanto que alimentos processados industrialmente selecionam outras espécies, que favorecem respostas inflamatórias e formação de gordura. Assim, a dieta não apenas interfere no metabolismo da pessoa, mas no seu microbioma, e esse conhecimento vai sem dúvida revolucionar  hábitos, e os mercados farmacêutico, nutricêutico, e de saúde. É importante, contudo, buscar as fontes idôneas de informação sobre o assunto, antes de achar que o tratamento com probióticos – alimentos que contem espécies de bactérias viáveis – é a cura para todos os males.


Se HG Wells escrevesse essa história hoje, com o conhecimento que temos hoje sobre o microbioma, ela seria bem diferente. Os marcianos seríamos nós, extinguindo milhares de espécies com o uso indiscriminado de antibióticos. Hoje colocamos antibióticos em tudo, em sabão, na alimentação de animais que consumimos, no leite. Essas drogas são ferramentas maravilhosas, salvam milhões de vidas,  mas precisam ser utilizadas de forma inteligente. No novo conto de Wells, os humanos seriam agora ameaçados por novas espécies de bactérias, resistentes aos antibióticos, e pela perda gradual de funções vitais por terem extinguido as bactérias do microbioma. Muito mais próxima da realidade que a primeira, e por isso, ainda mais aterrorizante.


Texto publicado no Jornal Zero Hora, Caderno ProA, 13 de julho de 2014