Células T reguladoras na era pós genômica

As células T reguladoras têm sido amplamente estudadas em diferentes contextos e seu papel no controle da resposta imune em humanos e camundongos é claro. O mecanismo de funcionamento do fator de transcrição FOXP3 (principal indutor de sua atividade), no entanto, é menos claro, parecendo ser um pouco diferente em humanos do que tem sido observado em camundongos.

Sabe-se que FOXP3 pode interagir com outros fatores de transcrição, aos quais principalmente suprime sua ativação (1, revisado aqui), levando a uma diversidade de populações de Treg, com atividade supressora capaz de manter a homeostase em diferentes contextos inflamatórios (2).

Interação de FOXP3 com outros fatores de transcrição, e seu papel na atividade das Treg. (From: Y Gao et. al. Genes and Immunity (2012) 13, 1-13)

Complicado? Espera só.

A pesquisa em células Treg tem acompanhado as tendências de observação ampla de coisas, algumas já comentadas aqui no blog (3, 4) levando à obtenção de toneladas de dados, que em todo caso ajudam a corroborar (ou não...) observações anteriores, e propor novos conceitos e linhas de pesquisa, mesmo que às vezes a comunidade científica demore (porém cada vez menos) em digerir a quantidade de informação obtida neste tipo de estudos (não assim a indústria, mas isso e outro assunto).

Em um artigo publicado recentemente por Simon Barry e colaboradores na Journal of Immunology (5), em que os pesquisadores fizeram um escrutínio de genoma completo em nTreg isoladas e expandidas de sangue de cordão umbilical humano para identificar sítios de ligação do FOXP3 com outros genes mediante arranjos de imunoprecipitação da cromatina, os autores identificaram muitas! coisas novas. Vou ver se consigo passar a mensagem.

Primeiro, eles encontraram 8308 regiões genômicas únicas (7012 delas associadas a genes, 5579 com pelo menos uma região de interação com o FOXP3), onde potencialmente poderia agir o FOXP3, diretamente com a seguinte sequencia alvo: [(A/G)(C/T)(A/C)AA(C/T)A]. (encontrada usando o algoritmo bioinformático WEEDER).

Como esperado, estes genes estão envolvidos na proliferação, ativação e controle da morte celular em linfócitos T durante a resposta imune e também em doenças inflamatórias e autoimunes. Também houve representação nesses genes alvo, de moléculas envolvidas na resposta a sinalização pelo TCR e citocinas imunomoduladoras, fatores de crescimento, e fatores de transcrição como AP-1, BCL6, HAML (família Runx), HNF1, MYBL, NFAT, OVOL, PAX2, PRDF (família PRDM1/Blimp1), e STAT5.

Além disso,  foram encontrados sítios de interação do FOXP3 com regiões codificadoras para os miR: mir-155, mir-21, mir-22, e mir-142.

O peptidase inhibitor 16 (PI16) foi encontrado expresso de maneira predominante nas nTreg e não nas células T efetoras, e portanto foi proposto como um novo marcador fenotípico de superfície para as células nTreg, confirmando estudos prévios que propunham este marcador.

Os autores ainda comparam a expressão desses genes em nTreg em repouso ou ativadas... e depois comparam o genoma de nTreg murinas com o de nTreg humanas, mostrando pelo menos 4037 genes que estavam diferencialmente associados á região de ligação do FOPX3 entre humano e murino, com uma interseção de “apenas” 888 genes alvo. 

Este trabalho vem complementar alguns estudos sobre alvos da ação do FOXP3, feitos anteriormente com Treg de Camundongos e humanos (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ), e aportar informação sobre o cada vez mais complicado e amplo mecanismo de regulação da imunidade exercido pelas Treg. 

Células iTreg surgiram para proteger o feto

A gestação é um transplante semi-alogênico natural. Durante a gestação, o sistema imune materno enfrenta o grande desafio de tolerar o feto, que expressa potentes antígenos de histocompatibilidade estranhos. Um novo estudo mostrou que esta é uma função para as células T regulatórias induzidas (iTreg), e mais: que esta função parece ter sido a própria razão evolutiva do aparecimento destas células.

(Samstein RM, Josefowicz SZ, Arvey A, Treuting PM, Rudensky AY. Extrathymic generation of regulatory T cells in placental mammals mitigates maternal-fetal conflict. Cell. 150: 29-38, 2012)

Três sequências de DNA de elementos “enhancer”, identificadas como CNS1, CNS2 e CNS3, estão localizadas contíguas ao gene foxp3, responsável pelo fator de transcrição Foxp3. CNS1 contém sítios de ligação para proteínas Smad, e desta forma, confere responsividade de foxp3 ao TGF-beta, (já que este atua através de proteínas Smad). Animais deficientes de CNS1 não formam células iTreg, apesar de formarem células nTreg (derivadas do timo) normalmente. Neste trabalho, os autores acasalaram fêmeas selvagens ou deficientes de CNS1 com machos singênicos e alogênicos, e mediram o efeito na prole. Houve perda e reabsorção de fetos semi-alogênicos quando as mães eram deficientes de CNS1, mas não houve qualquer problema com a geração de fetos singênicos. Estes dados correlacionaram com a presença de células iTreg. Células iTreg apareceram normalmente na decídua placentária de fêmeas selvagens, mas estavam ausentes nas fêmeas deficientes para CNS1. Os dados indicam que as células iTreg suprimiram a resposta imune contra os fetos semi-alogênicos, permitindo o sucesso da gestação.

CNS1 faz parte de um retrotranposon, isto é, provavelmente foi inserido durante a evolução. Além disso, a análise filogenética da expressão de CNS1 mostrou que este enhancer surge de repente, e apenas em mamíferos eutérios, isto é, está relacionado com a placentação. Estes dados sugerem que a manutenção completa da gestação pode mesmo ser a causa evolutiva para o aparecimento das células iTreg, células capazes de suprimir a alorreatividade contra os antígenos de histocompatibilidade paternos expressos pelo feto (ver Figura). De acordo com esta hipótese, a função regulatória exercida pelas células iTreg nas superfícies mucosas, pode ter sido uma adaptação mais tardia da função primordial “pró-gravidez” destas células. A descoberta desta origem evolutiva das células iTreg traz esperanças de que elas possam ser utilizadas com sucesso para prevenir a rejeição de transplantes.

Figura. A. O timo forma duas populaçãoes de células T, as células Treg naturais (denominadas tTreg nesta figura), que são Foxp3 positivas, e as células T convencionais, que são Foxp3 negativas. B. No entanto, na periferia de mamíferos eutérios, células T convencionais respondem a sinais de TGF-beta, induzindo a expressão de Foxp3 e formando células Treg induzidas (denominadas pTreg nesta figura). Para isto, a expressão do enhancer de foxp3 CNS1, que liga proteínas Smad, é necessária. C. A previsão deste trabalho é que em vertebrados não-eutérios, as células iTreg não existam. Figura retirada de: Gobert M, Lafaille JJ. Maternal-fetal immune tolerance, block by block. Cell. 150: 7-9, 2012.

Post de George A. DosReis

Descoberta de células Treg induzidas por IL-18 reforça a “Hipótese da Higiene”

As células Treg (abreviatura de células T regulatórias), capazes de suprimir a resposta imune, estão na linha de frente da pesquisa em imunologia. A figura 1 identifica mecanismos de supressão atribuídos às células Treg. Os mecanismos “a” e “d” (citocinas supressoras e competição/bloqueio da função APC das DCs ) são os mais bem aceitos.

Figura 1. Mecanismos de supressão mediada por células Treg.

(de Vignali DAA et al. Nat Rev Immunol 8; 523-532, 2008).

Estudos recentes sugerem que as células Treg estão na raiz da chamada “Hipótese da Higiene”. Nos países do primeiro mundo, a incidência de asma e outras alergias em crianças da cidade é de quase 50%. No entanto, esta incidência cai para 7% em crianças criadas na fazenda, que bebem leite de vaca, não-pasteurizado. A “Hipótese da Higiene” foi lançada anos atrás para explicar fenômenos imunológicos como este. De acordo com a “Hipótese da Higiene”, a redução das infecções bacterianas nos países industrializados –causada pela melhoria das condições sanitárias e de higiene - seria a causa do aumento alarmante da incidência de asma e de doenças autoimunes na população.

Uma das evidências epidemiológicas marcantes é o efeito protetor da infecção por Helicobacter pylori  sobre a incidência de asma em crianças. Um grupo de imunologistas de Zurich, na Suiça, liderado por Anne Müller, vem realizando uma série de estudos importantes, que ajudam a entender a relação entre a exposição precoce a microorganismos e a proteção adquirida contra asma e doenças autoimunes. A explicação reside na geração e manutenção prolongada de células Treg, que protegem o tecido contra a imunopatologia, mas que, sendo migratórias e flexíveis, podem atuar contra outros antígenos, e em diferentes localizações.

Em 2011, estes pesquisadores mostraram que a infecção neonatal de camundongos por H. pylori protegia os animais quando adultos, da indução de asma experimental (Arnold IC, Dehzad N, Reuter S, Martin H, Becher B, Taube C, Müller A. Helicobacter pylori infection prevents allergic asthma in mouse models through the induction of regulatory T cells. J Clin Invest. 121: 3088-93, 2011). A proteção desaparecia quando os animais eram tratados com antibiótico, ou após uma depleção sistêmica das células T reg. Além disso, a transferência adotiva de células Treg purificadas dos animais infectados com H. pylori era capaz de prevenir a asma em animais normais.

O grupo de Anne Müller acaba de publicar um novo estudo, esclarecendo as etapas iniciais do processo de geração das células Treg. (Oertli M, Sundquist M, Hitzler I, Engler DB, Arnold IC, Reuter S, Maxeiner J, Hansson M, Taube C, Quiding-Järbrink M, Müller A. DC-derived IL-18 drives Treg differentiation, murine Helicobacter pylori-specific immune tolerance, and asthma protection. J Clin Invest. 122:1082-96, 2012). Neste trabalho, os pesquisadores mostram que H. pylori inibe a maturação de células dendríticas (DCs), e induz um fenótipo supressor nas DCs, que passam a estimular a expressão do fator de transcrição FoxP3 – necessário para o fenótipo Treg - em células T virgens, acompanhado da função supressora. Surpreendentemente, a citocina IL-18 é necessária para indução de FoxP3 e para a função Treg. As células Treg não são geradas em animais deficientes para IL-18, nem para IL-18R, e in vivo, as células T CD4+CD25+ (Treg) destes animais deficientes não conseguem mais proteger contra o aparecimento da asma (ver Figura 2). Estes resultados indicam a importância das células Treg na proteção contra a asma induzida pela infecção neonatal com H. pylori.

Figura 2: Transferência de células Treg purificadas para prevenir a asma: a IL-18 é necessária para gerar células Treg eficazes (Oertli M et al).

Linha superior: Animal controle, animal tratado com alérgeno (OVA), e animal transferido com Treg “controle”, antes de receber OVA. Observar a inflamação peribronquiolar e perivascular característica da asma nos dois últimos grupos. Linha inferior: Animal transferido com Treg “ativas”, de animais infectados com H. pylori, antes do desafio com OVA. Observar o desaparecimento marcante da reação inflamatória. Centro e direita: Animais transferidos com Treg provenientes de animais deficientes para IL-18, e depois desafiados com OVA. Observe a presença da reação inflamatória.

Outros aspectos da hipótese da higiene ainda necessitam esclarecimentos. Os resultados sugerem que patógenos muito imunogênicos, que induzem uma forte resposta Th1, não funcionam como agentes protetores da asma. Os autores discutem as características imunogênicas do H. pylori. O que seria crucial para a seu papel immunorregulatório ?  O H. pylori praticamente não estimula PAMPs. Sua flagelina não liga em TLR5, e seu LPS é inativo, não estimula TLR4. O H. pylori possui ligantes de TLR2, mas se sabe que este é um receptor predominantemente antiinflamatório. Estas características de baixa imunogenicidade seriam importantes para reprogramar DCs, provocar a secreção de IL-18 e para gerar células Treg, levando a uma infecção crônica. Os resultados sugerem que o microorganismo precisa reunir várias condições especiais, que o impedem de ativar uma resposta Th1 plena.

Uma vez geradas, as células Treg impedem uma imunopatologia exacerbada na mucosa gástrica, mas impedem também a eliminação completa da bactéria levando a uma infecção crônica. A infecção crônica seria importante para estimular continuamente e garantir a manutenção destas células Treg ao longo da vida do hospedeiro. Estas seriam as células Treg que no futuro protegerão contra doenças alérgicas e autoimunes, no momento em que alérgenos e autoantígenos estimularem o hospedeiro.

Post de George A DosReis.

O seu Foxp3 está acetilado o suficiente?

A expansão ex-vivo das células T reguladoras (Treg) a partir de amostras de sangue periférico com o objetivo de transferi-las posteriormente em pacientes que sofrem diversas doenças inflamatórias seria uma maneira muito interessante (tal vez dentre as mais desejadas atualmente) de utilizar o potencial imuno-modulador destas células (1).

Na carreira por entender o funcionamento destas células, várias dificuldades tem surgido para os pesquisadores (veja os posts previos sobre Tregs aqui). Além da conhecida procura por um marcador adequado para a separação específica de células Treg intatas (que gerou varias discussões interessantes no passado, e que ainda continua a gerar), e da mais recentemente aparição de vários subtipos de Treg e de outras populações celulares com funções supressoras diversas, existe outra dificuldade muito importante para alcançar esse propósito de ter uma infusão de Treg pronta: Como enriquecer uma cultura com células Treg principalmente. Isto é, como fazer com que uma porcentagem muito grande das células que se pretende transfundir seja Treg.

A acetilação de resíduos de lisina é uma modificação pós-traducional sofrida pelo foxp3 que foi descrita há certo tempo. Este processo de acetilação de resíduos de lisina e arginina presentes em histonas (proteínas responsáveis por manter a estrutura do DNA) é crítico para a regulação da expressão gênica. Agora sabe-se também que a acetilação é capaz de regular a função de fatores de transcrição com funções no sistema imune, como o foxp3 e fatores que induzem sua expressão (como NF-Kbp65, smad3, stat5). A acetilação do foxp3 torna esta molécula menos suscetível a ser degradada pelo proteassoma, e ao mesmo tempo potencia sua atividade sobre a expressão de outros genes. 

Entao, para obter uma maior proporção de Treg na sua cultura celular (e com maior potencia supressora), adicione um inibidor da deacetilase apropriada (como a Tricostatina). Ou trate o indivíduo com o inibidor da deacetilase para induzir tal efeito já in vivo (2, 3).

Não é tão simples assim, pois a lista de alvos e efeitos moleculares da acetilacao está crescendo contínuamente. Um fato curioso é o recorrente vínculo entre a resposta ao estresse, regulação metabólica e a regulação da resposta imune. Por falar um exemplo, a sirt-1, uma deacetilase pertencente à família das sirtuins (dependentes de NAD) é crucial na manutenção do funcionamento de foxp3 (4-7), e está envolvida na indução de obesidade entre outras funções (8).

Contudo, esses estudos constituem avanços no entendimento do funcionamento do foxp3 e das Treg, abrindo novas possibilidades terapéuticas para doenças inflamatórias e neoplásicas, entre outras.

Referencias

1. Brunstein CG et al., Infusion of ex vivo expanded T regulatory cells in adults transplanted with umbilical cord blood: safety profile and detection kinetics, Blood 117, 3 (Oct 2010): 1061-1070.
2. Wang L, Tao R, Hancock WW. Using histone deacetylase inhibitors to enhance Foxp3(+) regulatory T-cell function and induce allograft tolerance. Immunol. Cell Biol. 2009 Abr;87(3):195-202.
3. Moon C, Kim SH, Park KS, Choi BK, Lee HS, Park JB, et al. Use of epigenetic modification to induce FOXP3 expression in naïve T cells. Transplant. Proc. 2009 Jun;41(5):1848-1854.
4. van Loosdregt J, Brunen D, Fleskens V, Pals CEGM, Lam EWF, Coffer PJ. Rapid Temporal Control of Foxp3 Protein Degradation by Sirtuin-1. PLoS ONE. 2011 Abr;6(4):e19047.
5. Beier UH, Akimova T, Liu Y, Wang L, Hancock WW. Histone/protein deacetylases control Foxp3 expression and the heat shock response of T-regulatory cells. Curr Opin Immunol [Internet]. 2011 Jul 26.
6. van Loosdregt J, Vercoulen Y, Guichelaar T, Gent YYJ, Beekman JM, van Beekum O, et al. Regulation of Treg functionality by acetylation-mediated Foxp3 protein stabilization. Blood. 2010 Feb 4;115(5):965-974.
7. Beier UH, Wang L, Bhatti TR, Liu Y, Han R, Ge G, et al. Sirtuin-1 targeting promotes Foxp3+ T-regulatory cell function and prolongs allograft survival. Mol. Cell. Biol. 2011 Mar;31(5):1022-1029.
8. Clark SJ, Falchi M, Olsson B, Jacobson P, Cauchi S, Balkau B, et al. Association of Sirtuin 1 (SIRT1) Gene SNPs and Transcript Expression Levels With Severe Obesity. Obesity. 2011 Jul 14.

GITR: co-estimulação positiva ou negativa?

Post por Fred Ribeiro

Aluno do 4o. ano de Biomedicina

Universidade Federal de Uberlândia

GITR (glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor) também conhecido como TNFRS18 pertence à super família dos receptores de fatores de crescimento de TNF que inclui CD40, CD27, 4-1BB e OX40, e é expresso por várias células do sistema imune. Células CD4+ e CD8+ não estimuladas, células NK, células B, macrófagos e células dendríticas expressam baixos níveis de GITR. Na superfície de células T, a expressão de GITR aumenta após ativação.

A atenção dos cientistas começou a se voltar para esta molécula, pelo fato dela ser expressa constitutivamente em altos níveis em células T regulatórias (CD4+CD25+Foxp3+), mesmo quando não estão estimuladas e/ou ativadas. Vários indícios apontam que a sinalização via GITR e seu ligante (GITRL) estimule a proliferação e potencialize a ativação da célula em questão (Tone et al., 2003; Stephens et al., 2004).

Até o momento são poucas as ferramentas existentes para o estudo da interação GITR:GITRL. Estudos in vitro utilizando um anticorpo monoclonal contra a molécula (DTA-1) sugerem que a atividade das células Treg seja suprimida (Shimizu et al., 2002; McHugh et al., 2002). Além disso, a interação GITR-GITRL inibe a apoptose induzida por TCR (Kanamaru et al., 2004; Ronchetti et al., 2002; Ronchetti et al., 2004) e mantém a sobrevivência e responsividade através da ativação de três vias de sinalização de MAPK distintas (ERKs, JNKs e p38) e da ativação de NF-kB.

Até aí tudo bem. A história começa a ficar interessante quando levamos em conta que o DTA-1 é, na verdade, um anticorpo agonista. Oras, se ele atua como um ligante de GITR (GITRL), por quê ele inibiria a função supressora de Tregs ao invés de aumenta-la?

 Até o momento, são poucas as teorias na literatura que tentam explicar tal fenômeno:

1-   DTA-1 poderiam “super ativar” células T efetoras, tornando-as resistentes à supressão de Treg;

2-  Mesmo que DTA-1 atue também em células Treg aumentando sua proliferação, a ligação de tal anticorpo faz com que tais células percam a expressão de Foxp3, inibindo assim sua função supressora;

3-    Talvez DTA-1 seja específico para células T efetoras;

O assunto é tão polêmico que, apesar de existirem trabalhos pré-clínicos que apontam para uma melhora do quadro clínico de camundongos com melanoma (B16) utilizando o anticorpo DTA-1 (função supressora de Treg diminui, aumentando a força da resposta imune efetora contra o tumor), trabalhos mais recentes utilizando modelos in vivo afirmam que o mAb DTA-1 atuaria especificamente em células TCD8+ e não em células T regulatórias. Em outras palavras, o DTA-1 iria atuar aumentando a proliferação e ativação, além do influxo de células TCD8+ no microambiente tumoral e não teria a menor relação com a ativação e/ou proliferação de células Treg. (Côté et al., 2011).

Por fim, vale mencionar um trabalho de 2008, publicado no periódico Immunology Letters, que descreve um novo anticorpo monoclonal agonista específico para GITR denominado G3c. O que Nishioka e colaboradores observam é que, diferentemente do mAb DTA-1, G3c estimularia a proliferação de células Treg e teria pouco efeito na atividade anti-tumoral das células T efetoras.

Em suma, é necessário compreender que a imuno-modulação utilizando a interação GITR:GITRL tem efeito não somente em células T regulatórias, como também de células T efetoras. Portanto, devemos entender melhor essa via de interação, à fim de se buscar efeitos terapêuticos mais confiáveis.

Algumas referências interessantes a este respeito:

- KeyRole of the GITR/GITR Ligand Pathway in the Development of Murine Autoimmune Diabetes: A Potential Therapeutic Target

- In Vivo Kinetics of GITR and GITR Ligand Expression and Their Functional Significance in Regulating Viral Immunopathology

- In Vivo Expansion of CD4+Foxp3+ Regulatory T cells Mediated by GITR Molecules.

- Agonist Anti-GITR Monoclonal Antibody Induces Melanoma Tumor Immunity in Mice by Altering Regulatory T Cell Stability and Intra-Tumor Accumulation

Coma uma cenoura, também um pouco de gordura, e não se esqueça de amamentar o seu bebê

Não é de hoje que se discutem os efeitos da carência e do excesso da ingestão da vitamina A na dieta. Centenas de milhões de indivíduos não ingerem quantidades suficientes desta vitamina, o que tem sido associado a alta mortalidade resultante de infecções gastrointestinais e pulmonares. O aumento da susceptibilidade a estas infecções pode ser atribuída a danos causados aos epitélios e defeitos na capacidade efetora do sistema imunológico contra patógenos.

Foi no ano de 2007 que vários grupos de pesquisa mostraram o papel do ácido retinóico (RA) no desenvolvimento de um grupo específico de linfócitos, as células T reguladoras. O ácido retinóico é produzido por células dendríticas intestinais (CD103⁺), que juntamente com TGF-β induz expressão de Foxp3 por células T naive. Neste mesmo ano, pesquisadores descreveram ainda que o RA inibe o desenvolvimento de células Th17, subpopulação com atividade pró-inflamatória. Estabeleceu-se assim que o RA, promovendo desenvolvimento das células T reguladoras e inibindo o desenvolvimento de células Th17, é um importante modulador de respostas inflamatórias potencialmente deletérias.

Neste mês, Jason Hall e colaboradores publicaram na Immunity um trabalho demonstrando que RA é importante na indução de células T CD4 efetoras durante a infecção pelo Toxoplasma gondii e a vacinação. Os pesquisadores demonstraram pela primeira vez o envolvimento do receptor de RA, que, na superfície de linfócitos T, interage com seu ligante e tem papel na indução da imunidade celular. Assim, este trabalho adiciona às atribuições do RA um papel também inflamatório durante a resposta imune.

Pontos chaves para estimular a leitura deste trabalho:

- Sinalização do RA ocorre sistemicamente durante a infecção pelo T. gondii, agindo nas células T CD4, independente da via de infecção.

- Respostas de células Th1 e Th17 encontram-se prejudicadas durante infecção pelo T. gondii e vacinação na ausência de metabolitos da vitamina A.

- Na ausência de vitamina A, o RA restabelece as respostas do tipo Th1 e Th17, e o equilíbrio de células T no tecido linfóide associado ao intestino, durante a infecção pelo T. gondii e vacinação.

- A deficiência do receptor de RA é responsável pelos mesmos efeitos na homeostase de células T observados durante a deficiência da vitamina A.

- Receptor de RA regula a ativação de células T.

E para os interessados, seguem algumas referências:

1) Hall JA, Cannons JL, Grainger JR, Dos Santos LM, Hand TW, Naik S, Wohlfert EA, Chou DB, Oldenhove G, Robinson M, Grigg ME, Kastenmayer R, Schwartzberg PL, Belkaid Y. Essential Role for Retinoic Acid in the Promotion of CD4(+) T Cell Effector Responses via Retinoic Acid Receptor Alpha. Immunity. 2011 Mar 25;34(3):435-47.

2) Vaishnava S, Hooper LV. Eat Your Carrots! T Cells Are RARing to Go. Immunity. 2011 Mar 25;34(3):290-2.

3) Coombes JL, Siddiqui KR, Arancibia-Cárcamo CV, Hall J, Sun CM, Belkaid Y, Powrie F. A functionally specialized population of mucosal CD103+ DCs induces Foxp3+ regulatory T cells via a TGF-beta and retinoic acid-dependent mechanism. J Exp Med. 2007 Aug 6;204(8):1757-64.

4) Mucida D, Park Y, Kim G, Turovskaya O, Scott I, Kronenberg M, Cheroutre H. Reciprocal TH17 and regulatory T cell differentiation mediated by retinoic acid. Science. 2007 Jul 13;317(5835):256-60.

5) Sun CM, Hall JA, Blank RB, Bouladoux N, Oukka M, Mora JR, Belkaid Y. Small intestine lamina propria dendritic cells promote de novo generation of Foxp3 T reg cells via retinoic acid. J Exp Med. 2007 Aug 6;204(8):1775-85.

Bactérias comensais do gênero Clostridium promovem células T reguladoras no intestino.

O intestino é um orgão bastante interessante. Abriga mais de 100 trilhões de bactérias comensais de 30-40 espécies diferentes, 10 vezes mais do que o número de células do organismo inteiro. Apresenta mais linfócitos do que todo o resto do corpo humano, e esses linfócitos geralmente apresentam um fenótipo de ativação. Linfócitos Th1, Th17 e Treg parecem conviver lá em perfeita harmonia. Portanto, a mucosa intestinal é capaz de gerar uma resposta imune eficiente sem ameaçar a tolerância à antígenos inócuos. Ultimamente muito se tem estudado sobre o papel de diferentes bactérias comensais na diferenciação/manutenção dos diferentes tipos de células T efetoras presentes no intestino (Round & Mazmanian 2009).

Em um artigo publicado na Science express no dia 23 de dezembro, o grupo liderado por Kenya Honda da Yakult Central Institute for Microbiological Research em Tóquio, Japão mostra que bactérias comensais do gênero Clostridium, mas não outras bactérias comensais como Bacteroides, são as responsáveis pelo acúmulo de células T reguladoras (Treg) no intestino (Atarashi et al, 2010).

Primeiramente, os autores observaram aumento da frequência de Treg na lâmina propria do cólon e intestino delgado de acordo com a idade dos animais (2 -13 semanas de idade). Em seguida, eles observaram que a frequência de Treg no cólon, mas não no intestino delgado, era menor em animais germ-free do que em animais SPF (specific pathogen free); e quando os animais germ-free foram recolonizados com suspensão fecal de animais SPF, observou-se um aumento da frequência de Treg no cólon. Esses resultados sugerem que a microflora indígena permite acúmulo de Treg no cólon. Os autores também mostraram que o tratamento de animais SPF com vancomicina, antibiótico que ataca bactérias Gram-positivas, resulta na diminuição de Tregs no cólon enquanto que tratamento com polimixina B cujo o alvo é principalmente bactérias Gram-negativas, não afetou a frequência de Treg no cólon. Uma vez que bactérias do gênero Clostridium são uma das principais bactérias Gram-positivas presentes no trato gastro-intestinal de camundongos, os autores apostaram em uma possível ligação entre essas bactérias e a geração/manutenção de Tregs. Para testar essa hipótese, eles colonizaram animais germ-free com um coquetel de 46 cepas de Clostridium e observaram aumento significativo de Treg no cólon mas não no intestino delgado. Para avaliar se esse efeito era especificamente induzido por Clostridium, os autores colonizaram os animais germ-free com outras bactérias também presentes na microbiota como as Bacteroides. Colonização com Bacteroides não resultou em aumento de Treg no colon, sugerindo um efeito específico do Clostridium.

Em seguida, os autores caracterizaram essas Treg induzidas por Clostridium. Uma fração significativa das Treg presentes no colon de animais ex-germ-free (colonizados com Clostridium) não expressa Helios, fator de transcrição que parece ser expresso por Treg naturais (Thornton et al, 2010), sugerindo que essas Treg foram diferenciadas de células T naïve. Uma vez que a produção de IL-10 por Treg está relacionada a sua atividade imunossupressora, o grupo de Honda investigou a produção de IL-10 usando um camundongo knock-in repórter no qual as células produtoras de IL-10 são YFP+ (Il10venus) e observou que as Treg presentes no colon de animais germ-free colonizados com Clostridium, mas não com outras bactérias, produzem IL-10, e não expressam Helios, sugerindo novamente que as Treg acumuladas no cólon foram induzidas a partir de não células T não reguladoras.
O acúmulo de Treg no cólon induzido por Clostridium parece ser independente de sinalização via TLR uma vez que animais germ-free deficientes em MyD88 colonizados com Clostridium apresentam o mesmo aumento de Treg quando comparado aos animais suficientes em Myd88.

Por último, para mostrar a importância de Clostridium na resposta imune regional e sistêmica, eles utilizaram modelo de colite induzida pelo composto químico DSS (dextran sodium sulfate), e modelo de imunização com ovalbumina (OVA). Animais cuja a microbiota era rica em Clostridium desenvolveram colite menos grave; e a imunização com OVA absorvida em Alum resultou em níveis séricos de IgE anti-OVA menores nos animais ricos em Clostridium no intestino. Esses resultados sugerem que o efeito de Clostridium vai além de manter/diferenciar Treg no cólon, influenciado também a resposta imune sistêmica.

Os resultados desse trabalho abre perspectivas para o tratamento de autoimunidade mas também levanta várias outras questões, como: quais as vias de sinalização envolvidas na geração de Treg por Clostridium (já que parece ser independente de TLRs)? Quais os componentes presentes no Clostridium que são reconhecidos pelas células do sistema imune levando a diferenciação/manutenção de Treg no colon? O efeito da colonização por Clostridium é direto nas Treg ou indireto via células dendríticas ou células T efetoras?


Referências

Atarashi K, Tanoue T, Shima T, Imaoka A, Kuwahara T, Momose Y, Cheng G, Yamasaki S, Saito T, Ohba Y, Taniguchi T, Takeda K, Hori S, Ivanov II, Umesaki Y, Itoh K, Honda K. Induction of Colonic Regulatory T Cells by Indigenous Clostridium Species. Science. 2010 Dec 23.

Round JL, Mazmanian SK. The gut microbiota shapes intestinal immune responses during health and disease. Nat Rev Immunol. 2009 May;9(5):313-23. Review. Erratum in: Nat Rev Immunol. 2009 Aug;9(8):600.

Thornton AM, Korty PE, Tran DQ, Wohlfert EA, Murray PE, Belkaid Y, Shevach EM. Expression of Helios, an Ikaros transcription factor family member, differentiates thymic-derived from peripherally induced Foxp3+ T regulatory cells. J Immunol. 2010 Apr 1;184(7):3433-41.