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quarta-feira, 1 de fevereiro de 2012

Controle da resposta imune por células de origem estromal


Muitas vezes, ao ouvirmos falar de estroma, o primeiro conceito que vem à cabeça é: dar suporte estrutural às funções das células parenquimais. Entretanto, hoje existem várias evidências de que a interação estroma-parênquima não é algo tão simples assim.

Quando investigamos aspectos relacionados à resposta imune, o foco é exclusivo em células de origem hematopoiética (células T, B, dendríticas, neutrófilos, etc), não levamos em conta o “ambiente” (não hematopoiético) em que essas respostas acontecem. Fato é que a interação células estromais-células do sistema imune ocorre e essa interação é finamente regulada, de modo que uma célula influencia o comportamento da outra.

Um bom exemplo é visto na interação das células tronco mesenquimais (Mesenchymal Stem Cells, MSCs), conhecidas atualmente como células multipotentes estromais mesenquimais e células do sistema imune, tema de estudo do nosso grupo, liderado pelo Dr. Júlio Voltarelli. Diversos estudos in vitro mostraram que as MSCs modulam praticamente todas as células do sistema imunológico, por exemplo: inibem ativação e proliferação de célula T, diminuem a produção de anticorpos por células B, inibem ativação e maturação de células dendríticas, dentre vários outros exemplos que podem ser encontrados em ótimas revisões. Atualmente, vários trials clínicos que empregam essas células têm mostrado resultados promissores em doenças de perfil inflamatório e autoimune.

Trabalhos demonstram que esse efeito supressor não é confinado apenas às MSCs, sendo compartilhado por outras células estromais, tais como os fibroblastos. E é aqui que o assunto começa a ficar ainda mais interessante. Vou destacar um paper muito interessante do grupo da Shannon Turley, que saiu na Nature Immunology, em setembro do ano passado.

Nesse trabalho, são empregadas duas populações de células estromais, não hematopoéticas (“parentes” das MSCs), presentes nos linfonodos: a Fibroblastic Reticular Cell (FRC), encontrada na região de zona T, responsável pela secreção de diversos componentes da matriz extracelular e a Lymphatic Endothelial Cell (LEC), que como o próprio nome diz, encontra-se agregada aos vasos linfáticos. É descrito que as LECs possuem um papel muito importante na migração das células T nos seis corticais dos linfonodos.

Através de ensaios de co-cultivo dessas populações com esplenócitos seguidos de ativação, os autores definiram alguns mecanismos ainda não descritos na literatura. O papel imunossupressor, independente de outros leucócitos, dessas células sobre a proliferação das células T.

De forma resumida, eles observaram que após ativação, o IFNγ secretado pelas células T, juntamente com o TNF, era capaz de aumentar a expressão de iNOS nessas populações de células estromais e, consequentemente aumentarem a produção de NO pelas mesmas. Essa imunossupressão era contato-dependente, demonstrando íntimo contato entre células estromais e células T. Esse mecanismo já havia sido descrito para as MSCs. Não apenas in vitro,eles demonstraram que in vivo, células T OVA-específicas proliferavam mais quando as FRCs (transgênicas para expressão de OVA) eram deficientes de iNOS.

Dois meses após a publicação desse trabalho, um grupo suíço publicou um trabalho muito semelhante na PLos One, o qual descreveu esse mesmo mecanismo de imunossupressão utilizado pelas FRCs, além de uma interessante relação com as células dendríticas (Siegert et al., 2011).

Aparentemente, em todos os órgãos linfóides secundários deve haver uma subpopulação estromal que, acredito eu, sejam todas “parentes”, derivadas de um precursor comum, talvez as células tronco mesenquimais. Essas células devem regular e suprimir a constante ativação da resposta imune, a fim de que não haja nenhuma resposta exacerbada que possa causar dano ao tecido e resultar num evento autoimune. Acredito que não apenas nos órgãos linfóides secundários, mas em todos os tecidos do organismo o estroma deve ser de extrema importância na manutenção dessa homeostasia imunológica. Iremos aguardar por novos avanços nessa área e esperamos que nós, brasileiros, também possamos contribuir um pouco mais nessa área que vem ganhando bastante atenção nos últimos anos.

Post de Kalil Alves de Lima


Referências

Lukacs-Kornek V, Malhotra D, Fletcher AL, Acton SE, Elpek KG, Tayalia P, Collier AR, Turley SJ. Regulated release of nitric oxide by nonhematopoietic stroma controls expansion of the activated T cell pool in lymph nodes. Nat Immunol. 2011 Sep 18;12(11):1096-104. doi: 10.1038/ni.2112.

Siegert S, Huang HY, Yang CY, Scarpellino L, Carrie L, Essex S, Nelson PJ, Heikenwalder M, Acha-Orbea H, Buckley CD, Marsland BJ, Zehn D, Luther SA. Fibroblastic reticular cells from lymph nodes attenuate T cell expansion by producing nitric oxide. PLoS One. 2011;6(11):e27618. Epub 2011 Nov 14.

Mueller SN and Ahmed R. Lymphoid stroma in the initiation and control of immune responses. Immunol Rev. 2008 Aug;224:284-94.

Jones S, Horwood N, Cope A, Dazzi F. The antiproliferative effect of mesenchymal stem cells is a fundamental property shared by all stromal cells. J Immunol. 2007 Sep 1;179(5):2824-31.

Ren G, Zhang L, Zhao X, Xu G, Zhang Y, Roberts AI, Zhao RC, Shi Y. Mesenchymal stem cell-mediated immunosuppression occurs via concerted action of chemokines and nitric oxide. Cell Stem Cell. 2008 Feb 7;2(2):141-50.

terça-feira, 31 de janeiro de 2012

Os receptores TLR também podem estar envolvidos no aumento da patogênse microbiana


Arpaia e colaboradores (2011) apresentaram fascinantes e inesperados resultados que foram publicados no respeitado periódico Cell em 2011 envolvendo a sinalização mediada por receptores do tipo Toll na resposta imune inata à infecção pela bactéria intracelular Salmonella thyphimurium. O entendimento de como os patógenos são reconhecidos pelo sistema imune inato ou como estes conseguem evadir do sistema imune do hospedeiro é fonte de muitos estudos ao redor do mundo. E estes são temas recorrentes nas publicações do grupo do Dr. Gregory Barton da Universidade da Califórnia, Berkeley. Os surpreendentes resultados obtidos pelo grupo, de que a S. thyphimurium é capaz de utilizar da sinalização mediada pela imunidade inata para induzir a sua virulência foi alvo de uma quebra de paradigma da resposta imune inicial mediada pelos TLRs.
Já que os TLRs são capazes de reconhecer uma gama de diferentes padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs) para induzir uma resposta imune efetiva contra as infecções, um importante questionamento feito pelo grupo foi de como tais patógenos são capazes de responder a esta forte pressão de seleção mediada pela sinalização mediada por estes receptores. Como vários TLRs já foram descritos como receptores capazes de reconhecer a Salmonella, o grupo chefiado pelo Dr. Barton fez diferentes cruzamentos entre camundongos nocautes para TLRs para obter camundongos que fossem nocautes para múltiplos TLRs. Trabalhos anteriores já haviam reportado o papel das moléculas adaptadoras que induzem a sinalização dos TLRs na resposta contra a infecção por S. typhimurium utilizando camundongos nocaute para a molécula MyD88. Contudo, um viés é introduzido em tais experimentos já que tal adaptador não é exclusivo da sinalização mediada por TLRs. MyD88 também está associado a sinalização mediada por receptores de algumas citocinas como, por exemplo, o receptor de IL-1β. Sendo assim, a utilização de camundongos deficientes para múltiplos TLRs poderiam ser mais informativos sobre a sinalização mediada por esses receptores do que quando comparada a utilização de camundongos deficientes somente para MyD88.
Os resultados de infecção em modelo murino demonstraram resultados muito interessantes. Camundongos duplo nocautes para TLR2 e TLR4 foram extremamente suscetíveis à infecção por S. typhimurium enquanto camundongos nocaute para os TLRs 2, 4 e 9 (triplo nocaute) foram mais resistentes. Como a replicação de salmonella em macrófagos é importante para a infecção sistêmica desta bactéria no hospedeiro, Arpaia e colaboradores analisaram in vitro o perfil de replicação intracelular desta bactéria. O crescimento intracelular corroborou os resultados obtidos in vivo aonde a falta da uma sinalização extra mediada pelos TLRs nos macrófagos proveniente dos camundongos triplo nocaute preveniu a replicação bacteriana intracelularmente.
Utilizando microscopia, os autores observaram que a salmonella é capaz de formar um nicho replicativo. Para tal evento ocorrer, a indução de uma série de genes presente na ilha de patogenicidade 2 de salmonela, ou SP-2, é requerida. Esta ilha induz a expressão de um sistema de secreção do tipo III que é capaz de injetar proteínas efetoras e de virulência do nicho de replicação bacteriano para o citoplasma do hospedeiro que por sua vez tornará os fagossomos contendo a salmonella em um vacúolo com características de um ambiente menos hostil para a bactéria.
            Reconhecidamente, a acidificação dos fagossomos é um importante indutor da expressão de SP-2. Logo, algumas suposições sobre a acidificação do fagossomo poderia estar relacionada à sinalização mediada pelos TLRs favorecendo a indução da expressão da SP-2. Sendo assim, por microscopia, foi possível determinar que a sinalização mediada pelos TLRs está relacionada à alteração do pH do fagossomo contendo a bactéria. Assim que ocorre a internalização da salmonella pelos macrófagos do hospedeiro, uma rápida sinalização mediada pelos TLRs em conjunto induz a diminuição do pH do fagossomo o quê leva a bactéria a expressar o seu sistema de secreção do tipo III. Por conseguinte, proteínas efetoras são liberadas no citosol da célula hospedeira induzindo um fenótipo mais favorável para a replicação bacteriana dentro do vacúolo contendo a salmonella.

Postado por Sergio Costa Oliveira e Leonardo Augusto de Almeida.


Referência:

Arpaia N, Godec J, Lau L, Sivick KE, McLaughlin LM, Jones MB, Dracheva T, Peterson SN, Monack DM, Barton GM. Cell. 2011 Mar 4;144(5):675-8


segunda-feira, 30 de janeiro de 2012

iRhom2 e metaloproteases, na linha de montagem de TNF-alfa

O iRhom2 é essencial no tráfego da enzima convertidora
de TNFa (TACE) desde o retículo endoplásmico para o
Golgi e na sua ativação,  em macrófagos.

As metaloproteases (MP) de membrana (também chamadas de disintegrin and metalloproteinases, ADAM, e "sheddases") participam em processos biológicos extremamente importantes para a resposta imune, como a migração celular, e a liberação de citocinas e outros mediadores inflamatórios que são previamente transportados até a superfície celular. Elas clivam esses mediadores em determinadas regiões entre os dominios trans-membrana e o ectodomínios.

Como é regra nas MP, a regulação da sua atividade é dada entre outros fatores por modificações pos-traducionais, pela especificidade do sustrato, e também pela localização e transporte intracelular destas moléculas. Tudo isto converte as MP em moléculas com atividades biológicas muito versáteis. Dentre elas, tal vez uma das mais estudadas ADAM seja a ADAM17 (também chamada de TACE por TNF-a converting enzyme). Como o nome já diz, a TACE cliva o TNFa da membrana, para ser finalmente secretado (1,2).


Um par de papers publicados na edição do 13 de janeiro da Science trazem uma novidade interessante do ponto de vista conceitual neste processo da produção de TNFa (3,4). Os dois mostram a participação da molécula  iRhom2  na liberação final de TNFa após ser transportado até a membrana celular.

A iRhom2 é uma pseudoprotease  que está relacionada à familia das rhomboid, um grupo de serin proteases de membrana altamente conservada em diferentes espécies desde drosófila até mamíferos. Em drosófila o papel da iRhom2 está relacionado com a regulação da sinalização do epidermal growth factor (EGF), no retículo endoplásmico, favorecendo a degradação de vários ligantes de EGF. Já nos mamíferos, existem duas formas de iRhom, das quais a 2 e a mais restrita a células do sistema inmune, particularmente macrófagos (5). 

O primeiro artigo de MclLwai, Lang et. al. mostra que a deficiencia de iRhom2 leva a uma drástica redução na produção de TNFa in vitro e in vivo, acompanhada pela incapacidade das células em externalizarem a forma ativa da TACE. Por meio de experimentos de imunoprecipitação de frações celulares, eles demostram que a iRhom2 tem um contato íntimo com a TACE, e que a hiper-expressão de iRhom2 torna as células ressistentes à indução de apoptose por TNFa, porque essas células producem altas quantidades de sTNFR1. Interessante que esse efeito não involve outras ADAM como a 9 e a 15.

Chama a atenção a ausência de efeito da decifiência do iRhom2 na produção de IL-12, IL-6 e de outras citocinas, apesar da marcada diminuição na liberação de TNFa... O fato é que o fenótipo dos camundongos iRhom2KO é bem interessante: eles são altamente ressistentes à indução de sepse letal com GalN + LPS. Esse fenótipo é revertido pela injeção de rTNFa. Os autores também demonstraram o efeito da deficiência de iRhom2 na infecção por L. monocytogenes. Como esperado, os iRhom2KO são menos capaces de controlar o crescimento do patógeno, e morrem mais rápido que os WT.

O segundo trabalho, de Adrain et. al. confirma os achados do primeiro grupo de pesquisadores, e acrescenta que a iRhom2 é necessária para a maturação (além do transporte desde o retículo endoplásmico e através do golgi) da TACE.

Os dois trabalhos mostram mecanismos até agora desconhecidos de regulação do transporte e da atividade de uma metaloprotease de membrana, que têm implicações importantes na liberação de moléculas efetoras da resposta imune. Provavelmente outras moléculas similares a iRhom2 participem também na liberação de outras citosinas ou no transporte desde o RE para a membrana de moléculas como TLR...

A equivalência de função dessa molécula em células humanas já foi vista nesses trabalhos. Agora falta ver o fenótipo da sua deficiência em nossa espécie. Mas parece que o fenótipo estaria mais próximo daquele da drosofila (6).

A iRhom2 pode ser uma nova ferramenta terapêutica, que permita atenuar os efeitos de TNFa em doenças inflamatórias como a artrite e muitas outras, sem muitos dos efeitos adversos que os atuais anti-TNFa produzem.  Uma alternativa ao grande desafio que parece ter sido desenvolver um inibidor da TACE (7).

Referências

  1. Black RA, Rauch CT, Kozlosky CJ, Peschon JJ, Slack JL, Wolfson MF, et al. A metalloproteinase disintegrin that releases tumour-necrosis factor-alpha from cells. Nature 1997;385(6618):729–733 PMID: 9034190.
  2. Scheller J, Chalaris A, Garbers C, Rose-John S. ADAM17: a molecular switch to control inflammation and tissue regeneration. Trends Immunol. 2011 Aug;32(8):380-7. Epub 2011 Jul 13. Review. PMID: 21752713.
  3. McIlwain DR, Lang PA, Maretzky T, Hamada K, Ohishi K, Maney SK, Berger T, Murthy A, Duncan G, Xu HC, Lang KS, Häussinger D, Wakeham A, Itie-Youten A, Khokha R, Ohashi PS, Blobel CP, Mak TW. iRhom2 regulation of TACE controls TNF-mediated protection against Listeria and responses to LPS. Science. 2012 Jan 13;335(6065):229-32. PMID: 22246778.
  4. Adrain C, Zettl M, Christova Y, Taylor N, Freeman M. Tumor necrosis factor signaling requires iRhom2 to promote trafficking and activation of TACE. Science. 2012 Jan 13;335(6065):225-8. PMID: 22246777. 
  5. Koonin EV, Makarova KS, Rogozin IB, Davidovic L, Letellier MC, Pellegrini L.The rhomboids: a nearly ubiquitous family of intramembrane serine proteases that probably evolved by multiple ancient horizontal gene transfers. Genome Biol. 2003;4(3):R19. Epub 2003 Feb 28. PMID: 12620104.
  6. Blaydon DC, Etheridge SL, Risk JM, Hennies HC, Gay LJ, Carroll R, Plagnol V, McRonald FE, Stevens HP, Spurr NK, Bishop DT, Ellis A, Jankowski J, Field JK, Leigh IM, South AP, Kelsell DP. RHBDF2 Mutations Are Associated with Tylosis, a Familial Esophageal Cancer Syndrome. Am J Hum Genet. 2012 Jan 18. [Epub ahead of print] PMID: 22265016.
  7. Murumkar PR, DasGupta S, Chandani SR, Giridhar R, Yadav MR. Novel TACE inhibitors in drug discovery: a review of patented compounds. Expert Opin Ther Pat. 2010 Jan;20(1):31-57. Review. PMID: 20021284 .