A colaboração é o caminho contra o rotavirus

Figura 1: Microscopia de Imunofluorescência do intestino delgado de animais WT, Il22-/- ou Ifnlr1−/− após 4 dias de infecção com rotavirus. O tecido foi marcado com DAPI, anticorpo para E-cadherin (E-cad) e anticorpo contra rotavirus. 

Pesquisadores do Centro Médico Universitário em Mainz e Freiburg, Alemanha, descreveram recentemente na Nature Immunology a colaboração de dois diferentes elementos do sistema imune cooperando no controle da infecção com o rotavirus. O rotavirus é considerado o principal causador de diarreia e vômitos em crianças e é responsável por mais de 500.000 mortes anuais no mundo. O epitélio é o principal ponto de entrada para muitos vírus, mas os processos que protegem as superfícies epiteliais contra as infecções virais não são completamente compreendidos. Os autores identificaram a IL-22, produzida pelas células linfoides inatas do grupo 3 (ILC3s), como um amplificador da sinalização através do IFN-λ, um sinergismo necessário para reduzir a replicação do rotavírus. A cooperação entre o receptor para IL-22 e o receptor para o IFN-λ, ambos os quais foram preferencialmente expressos pelas células epiteliais intestinais (IECs), foi necessária para ativação ótima do fator de transcrição STAT1 e expressão de genes estimulados por IFN (ISGs). Estes dados sugerem que as células epiteliais são protegidos contra a replicação viral pela ação de duas redes de citocinas evolutivamente relacionadas. É interessante notar que essa descoberta pode significar mudanças no delineamento da imunoterapia viral como por exemplo na hepatite.

Leia mais em: 

Hernandez PP, Mahlakoiv T, Yang I, Schwierzeck V, Nguyen N, Guendel F, Gronke K, Ryffel B, Holscher C, Dumoutier L, Renauld JC, Suerbaum S, Staeheli P, Diefenbach A (2015) Interferon-lambda and interleukin 22 act synergistically for the induction of interferon-stimulated genes and control of rotavirus infection. Nat Immunol 16 (7):698-707. doi:10.1038/ni.3180

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Macrófagos associados a tumores. Um avanço no entendimento do processo metastático.

Quimiocinas e seus receptores formam uma grande família de moléculas os quais controlam a migração de muitos tipos celulares em nosso organismo. Desde a década de 80 estudos demostram que além de regular o tráfego de células tumorais, também se demonstrou o envolvimento de células de defesa participando deste processo, como por exemplo, os macrófagos. Estes apresentam um fenótipo distinto e são denominados como macrófagos associados a metástases (MAMs). MAMs são derivados de monócitos inflamatórios os quais são recrutados aos sítios tumorais em resposta à quimiocina CCL2. Células tumorais de mama expressam receptores para quimiocinas, e recentemente, Kitamura e colaboradores utilizando modelos murinos, elucidaram um novo papel para a cascata de quimiocinas induzida por CCL2, a qual aponta para o recrutamento de macrófagos e sua retenção em metástases pulmonares.

          Logo, CCL2 tornou-se um alvo terapêutico atrativo, mas, anticorpos contra CCL2 demonstraram ser ineficientes em humanos. Além disso, a diminuição da sinalização por CCL2 levou a um aumento na susceptibilidade a infecções em modelos de camundongos. Isto levou a uma busca por novos alvos.

      Kitamura e cols. observaram que MAMs que expressam o receptor CCR2 (para CCL2) prontamente secretam outra quimiocina, a CCL3. A secreção de CCL3 resultou em um aumento da interação entre macrófagos e células tumorais, em parte através da integrina a4 e prolongaram a retenção de MAMs nos sítios de metástases. A deleção do gene para CCL3 ou seu receptor CCR1 em macrófagos reduziu o número de focos de metástases pulmonares bem como o número de MAMs acumulados nos tumores em camundongos (Figura 1). A transferência de monócitos inflamatórios de animais wild type aumentou o número de focos metastáticos em animais deficientes de CCL3. Também parece que a expressão de CCL3 induzida por CCL2 é específica para macrófagos pro-metastáticos, o que leva a excitante possibilidade de identificar alvos mais efetivos em MAMs. Mais estudos, no entanto são necessários para a compreensão de mecanismos moleculares que promovam estas interações celulares.

            Em conclusão, a deficiência de CCR1 previne a retenção de MAMs nos pulmões reduzindo sua interação com células tumorais. A ativação da cascata por CCL2 promove a disseminação de células malignas da mama e infere-se que a inibição de CCR1 deva reduzir o processo metastático com menor prejuízo sobre mecanismos efetores normais, do que o bloqueio em níveis mais iniciais da cascata.

   Figura 1. Camundongos knockouts para o receptor CCR1 apresentam menor retenção de MAMs em metástases pulmonares de câncer de mama. Microscopia de fluorescência demonstrando imagem do pulmão de camundongos 24 horas após a injeção de células de cancer de mama. Em verde, células tumorais; em vermelho células Cd11b; em azul, núcleo celular e seta demonstrando a interação entre células mielóides e células tumorais. Escala: 10 μm.

Referências

Bottazzi B, Polentarutti N, Acero R, Balsari A, Boraschi D, Ghezzi P, et al. Regulation of the macrophage content of neoplasms by chemoattractants. Science 1983; 220:210–2.

Mantovani A, Bottazzi B, Colotta F, Sozzani S, Ruco L. The origin and function of tumor- associated macrophages. Immunology Today 1992; 13:265–70.

Kitamura T, Qian B-Z, Soong D, Casseta L, Noy R, Sugano G, Kato Y, Li J, Pollard W. CCL2-induced chemokine cascade promotes breast cancer metastasis by enhancing retention of metastasis-associated macrophages. The Journal of Experimental Medicine, 2015; 212: 1043-59.

Microorganismos em foco: o papel da microbiota para o hospedeiro

Sempre que nos referimos aos microoganismos não é difícil não relacionar este assunto à imunologia. Fazer esta correlação é muito intuitiva por dois motivos: tanto o início do estudo da imunologia quanto a relação microorganismo-doença são muito recentes. A imunologia como ciência tem seu início no final do século XVIII, por Edward Jenner com seus trabalhos sobre a vacinação contra a varíola bovina e o estabelecimento da relação microorganismo-doença foi feito um século depois dos trabalhos de Jenner por Robert Koch, quando ele conseguiu relacionar que doenças infecciosas eram causadas por determinados microoganismos patogênicos¹.

Entretanto, nem toda relação do hospedeiro com microorganismos é prejudicial. Nós humanos temos em nossas barreiras epiteliais dezenas de milhares de microorganismos que colonizam estes nichos (mircobiota) e que são capazes de até mesmo nos trazer benefícios a partir desta relação (ex.: nutrição, fonte de energia, metabolismo de xenobióticos, homeostase entre outros); temos uma relação tão íntima com estes seres vivos que se estima que abrigamos cerca de dez vezes mais células de microorganismos que células somáticas².

            Com a ideia de que a relação microorganismo-hospedeiro pode ser até mesmo vantajosa, o estudo da microbiota vem ganhando destaque. Se considerarmos somente a plataforma PubMed como fonte de pesquisa, percebemos que ao final de 2015 o número de publicações sobre o assunto será de 5321 artigos, ou seja, 21,7x maior que em 2005 (245 artigos), se as previsões se confirmarem (figura 1).

Figura 1: Gráfico representando o número de entradas registradas no PubMed para a busca: “Microbiota entre os anos de 2005 e 2015. O número à direita representa a estimativa de artigos para o fim de 2015. Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/

             Assim como nos periódicos, o assunto microbiota também é recorrente neste blog. Nos últimos dois meses, o assunto foi duas vezes tema de postagens. Em uma delas (aqui), Rafael Polidoro discute o interessantíssimo artigo de Hepworth no qual é demonstrado como as células ILC-3 do hospedeiro são capazes de selecionar negativamente células CD4 que são reativas a bactérias comensais e, com isto, gerar tolerância àquele determinado microorganismo³. Desta forma, este artigo traz um conceito inovador de que um microorganismo comensal não é mais comensal porque ele não é capaz de ativar o sistema imune do hospedeiro ou devido a um sistema de células T_Reg que suprimem a atividade dos leucócitos no intestino, mas porque o hospedeiro mantém um sistema ativo de vigilância/proteção que promove essa tolerância eliminando células reativas.

            Com isto em mente, novas perguntas surgem sobre o tema: porque tolerar ativamente um determinado microorganismo? Que características um microorganismo deve ter para ser tolerado? Quais as vantagens para o hospedeiro um determinado microorganismo traz?

            Apesar de ter sido publicado quatro anos antes, o trabalho de Ichinohe se encaixa perfeitamente nesta discussão. Em seu artigo publicado no PNAS, em 2011, ele demonstra com elegância como a presença da microbiota intestinal  exerce uma influência no sistema imune que ultrapassa as barreiras do intestino⁴.

            Neste trabalho, o autor demonstra que a presença da microbiota intestinal é de extrema importância para que o hospedeiro consiga gerar uma resposta eficiente contra a infecção pulmonar pelo vírus Influenza PR8. Ao tratar camundongos com um coquetel de antibióticos (amplo espectro), a microbiota intestinal é perturbada resultando em uma resposta imune contra o PR8 ineficiente com: menores níveis de anticorpos circulantes, menores níveis de citocinas, menores números de células CD8⁺CD44⁺ e maiores títulos virais. Entretanto, para se reverter este quadro, bastou-se administrar localmente ou sistemicamente agonistas específicos de TLRs (ex.: LPS, CpG, Poli(I:C)).

            Para fechar seu trabalho de maneira interessante, Ichinohe pegou o coquetel de antibióticos e administrou nos camundongos de forma isolada, transformando o que antes era um tratamento de amplo espectro em um tratamento específico. Interessantemente, ele nos mostra que somente os animais tratados com neomicina tiveram sua resposta imune contra o vírus prejudicada. Isso nos mostra que somente as bactérias sensíveis à neomicina (neste caso, as gram-positivas do intestino) são as responsáveis por exercer o efeito benéfico ao sistema imune que, neste caso, seria (1) a “primagem do sistema imune inato” e (2) consequente ativação eficiente da resposta adaptativa.

            Seguindo a mesma linha de raciocínio, Vieira e colaboradores publicaram um artigo em que eles mostram que a presença da microbiota também é importante para que o hospedeiro monte uma resposta eficiente contra a gota⁵. Entretanto, neste caso os autores investigam o papel dos produtos do metabolismo microbiano (ex.: acetato) na modulação da resposta imune.

Da mesma forma que Ichinohe, Vieira e colaboradores observaram que a tanto a presença da microbiota quanto de seus subprodutos são importantes para que a montagem da resposta imune (via NLRP3 – IL-1β) seja feita de forma eficiente.

Estas conclusões trazem um conceito muito interessante, pois elas desfazem a ideia de que a microbiota exerce um efeito único no hospedeiro. Ao contrário, estes dois artigos suportam a ideia de que os diferentes microorganismos que compõe a microbiota intestinal exercem diferentes efeitos no hospedeiro. Ainda mais, pode ser que diferentes microorganismos exerçam diferentes efeitos em situações diferentes no hospedeiro, entretanto esta ideia ainda deve ser provada.

            Com isto, começamos a responder as questões levantadas alguns parágrafos acima. Agora é fácil entender que tolerar microorganismos é importante pois eles trazem trás efeitos benéficos notáveis para a resposta imune do hospedeiro e mais, tolerar microorganismos específicos é valioso pois ao que parece, cada microorganismo estimula o sistema imune maneira específica.

Por fim, todas as novas evidências acerca do papel que a microbiota intestinal exerce no hospedeiro e o surgimento da ideia de que ela exerce muito mais funções do que apenas a promover homeostase do órgão colonizado e da imunidade local tem trazido à tona discussões muito interessantes sobre este assunto e também têm abrido portas para até mesmo a reavaliação do papel da microbiota em outros órgãos além do intestino como por exemplo: o pulmão⁶.

Referências:

1.     Murphy, K., Travers, P. & Walport, M. Imunobiologia de Janeway. (Artmed Editora S.A., 2013).

2.     Turnbaugh, P. J. et al. The human microbiome project. Nature 449, 804–810 (2007).

3.     Hepworth, M. R. et al. Group 3 innate lymphoid cells mediate intestinal selection of commensal bacteria-specific CD4+ T cells. Science 348, 1031–1035 (2015).

4.     Ichinohe, T. et al. Microbiota regulates immune defense against respiratory tract influenza A virus infection. Proceedings of the National Academy of Sciences 108, 5354–5359 (2011).

5.     Vieira, A. T. et al. A Role for Gut Microbiota and the Metabolite-Sensing Receptor GPR43 in a Murine Model of Gout. Arthritis Rheumatol 67, 1646–1656 (2015).

6.     Dickson, R. P. & Huffnagle, G. B. The Lung Microbiome: New Principles for Respiratory Bacteriology in Health and Disease. PLoS Pathog 11, e1004923 (2015).

Post de Bráulio Lima

Doutorando do Departamento de Bioquímica e Imunologia/ UFMG