Microbiota Intestinal Contribui para a Capacidade de Helmintos em Modular Inflamação Alérgica

Heligmosomoides Polygirus Bakeri (Hpb) - parasito intestinal murino amplamente utilizado como modelo para infecções helmínticas humanas em animais de laboratório. Fonte: Fotografia de Constance Finney, abril de 2015; http://www.inbionet.eu/blog/

Helmintos intestinais são reguladores potentes do sistema imune do hospedeiro e estudos prévios sugerem que infecções com parasitos intestinais podem melhorar doenças inflamatórias, como a asma alérgica. Em estudo recente publicado na revista Immunity, o grupo liderado pelo Dr. Nicola L. Harris do Global Health Institute, École Polytechnique Féderále em Lausanne na Suíça avaliou se esta atividade antiinflamatória é puramente intrínsica à infecção helmíntica ou se também é induzida pela microbiota local. Nesse estudo, foi investigada a possibilidade que helmintos intestinais modularem doenças alérticas, pelo menos em parte, induzindo alterações na microbiota intestinal.

Os pesquisadores mostraram que a infecção murina crônica pelo helminto Heligmosomoides polygyrus bakeri (Hpb) alterava o microambiente intestinal. A alteração provocada pela infecção helmíntica na flora bacteriana intestinal contribuía para atenuar a inflamação alérgica de vias aéreas. A capacidade imunomoduladora da infecção helmíntica poderia ser transferida por meio de transplante fecal e correlacionada com uma disponibilidade aumentada de ácidos graxos de cadeia curta (short chain fatty acid-SCFA), quando comparada aquela apresentada por camundongos não infectados. Uma associação direta entre helmintos induzindo aumento de SCFAs e a capacidade desses organismos em atenuar inflamação alérgica de vias aéreas foi mostrada, utilizando-se camundongos deficientes do receptor cognato para SCFA, GPR41, também conhecido como receptor 3 de ácidos graxos livres (FFAR3). Evento similar também acontece em humanos, já que indivíduos infectados por helmintos têm elevados níveis de SCFAs.

Apenas a transferência da microbiota modificada pelo Hpb era suficiente para mediar proteção contra a asma alérgica. A secreção de citocinas antiinflamatórias induzidas pelo hpb e a atividade supressora de células T reguladoras que medeiam a proteção requerem a participação de GPR-41. Uma alteração similar no potencial metabólico de comunidades bacterianas intestinais foi observada com diversas espécies de hospedeiro e parasitos, sugerindo que este representa um mecanismo conservado evolucionário nas interações helmintos-hospedeiros. Esses dados indicam que helmintos não somente modulam o sistema imune diretamente, como também produzem impacto nas doenças alérgicas de vias aéreas por aumentarem metabólitos moduladores bacterianos imunoderivados.

Referências

1. Zaiss MM, Rapin A, Lebon L, Dubey LK, Mosconi I, Sarter K, Piersigilli A, Menin L, Walker AW, Rougemont J, Paerewijck O, Geldhof P, McCoy KD, Macpherson AJ, Croese J, Giacomin PR, Loukas A, Junt T, Marsland BJ, Harris NL. The Intestinal Microbiota Contributes to the Ability of Helminths to Modulate Allergic Inflammation. Immunity. 2015 Oct 27. pii: S1074-7613(15)00397-0. doi: 10.1016/j.immuni.2015.09.012. [Epub ahead of print].

2. Zaiss MM, Harris NL. The interaction of commensal intestinal bacteria with helminth parasites. Parasite Immunol. 2015 Sep 8. doi: 10.1111/pim.12274. [Epub ahead of print].

3. Maslowski KM, Vieira AT, Ng A, Kranich J, Sierro F, Yu D, Schilter HC, Rolph MS, Mackay F, Artis D, Xavier RJ, Teixeira MM, Mackay CR. Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and chemoattractant receptor GPR43. Nature. 2009 Oct 29;461(7268):1282-6. doi: 10.1038/nature08530.

Citometria de Massa: Uma Ferramenta  Adicional para Monitorar a Resposta Imune

Fonte: Science.

Na semana passada tivemos no NIH um workshop interessante sobre Monitoração da Resposta Imune. Um dos pontos discutidos foi o uso de novas ferramentas para essa avaliação que permitam a análise de grande número de marcadores com volumes de amostras relativamente pequenos. O pesquisador da Stanford University, Garry P. Nolan, mostrou os resultados que vem alcançando usando a Citometria de Massa.

A medida de parâmetros múltiplos numa única célula, utilizando-se citometria convencional é limitada pela sobreposição dos espectros de fluorescência dos fluoróforos. A imunofenotipagem por citometria de massa permite a análise de mais de 36 proteínas numa velocidade de 1000 células/segundo e sem a presença dessa sobreposição. Ao invés de fluorocromos, a citometria de massa usa metais raros da tabela periódica (lantanídeos) associados a anticorpos. As células passam individualmente através de um tubo, são pulverizadas dentro de uma câmara pequena, aquecidas a cerca de 13.000^oF e vaporizadas em nuvens sucessivas de núcleos atômicos e elétrons. Em seguida, o conteúdo de cada nuvem (que era uma célula) é arremessado contra uma parede. Um detector conta os átomos, enquanto eles aterrissam e assim, o instrumento pode determinar a massa de cada um deles.

Usando essa técnica, o grupo do Dr. Nolan examinou a medula óssea de indivíduos saudáveis, medindo simultaneamente 34 parâmetros para cada célula analisada (31 anticorpos, viabilidade, conteúdo de DNA e tamanho celular). Os dados foram publicados no ano passado na revista Science (Bendall et al., 2011). Embora a técnica tenha sido usada para analisar os processos de sinalização celular em vários tipos celulares do sistema hematopoiético humano, pode ser aplicada também para vários outros sistemas e, provavelmente, será uma metodologia utilizada com frequência pelos grupos de pesquisa futuramente.

Referências:

- Bendall SC, Nolan GP, Roederer M, Chattopadhyay PK. A deep profiler's guide to cytometry. Trends Immunol. 2012 Apr 2.

- Nolan GP. Flow cytometry in the post fluorescence era. Best Pract Res Clin Haematol. 2011.

- Bendall SC, Simonds EF, Qiu P, Amir ED, Krutzik PO, Finck R, Bruggner RV, Melamed R,  Trejo A, Ornatsky OI, Balderas RS, Plevritis SK, Sachs K, Pe’er D, Tanner SD, Nolan GP. Single-cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum. Science 332, 687–696 (2011).

Mycobacterium leprae, lições de um casamento quase perfeito

M. leprae vem interagindo com os seres humanos por um longo tempo durante a evolução e desenvolveu vários mecanismos de adaptação que permitem a sua persistência no organismo humano sem, na maioria dos casos, causar dano tecidual significativo. Indivíduos infectados podem ser assintomáticos ou ter doença de evolução longa e com sintomas leves. No entanto, alguns indivíduos apresentam doença mais significativa com diferentes graus de gravidade clínica.

A hanseníase é uma infecção crônica que afeta a pele e os nervos periféricos e podem causar sequelas neurológicas. Os sinais cardinais da hanseníase são lesões de pele com alteração da sensibilidade, espessamento de nervos periféricos e limitações funcionais decorrentes de lesões neurológicas definitivas, e presença de bacilos álcool-ácido resistentes na biópsia da pele ou linfáticos. Exames de confirmação incluem (1) exame bacteriológico, que permite a classificação dos pacientes em dois grupos operacionais, multibacilares (MB) e paucibacilar (PB), e (2) exame histopatológico, que permite a estratificação em diferentes formas clínicas. Formas clínicas espectrais diferem em termos de patologia e resposta imune do hospedeiro contra o bacilo. Estas formas compõem os extremos de (1) hanseníase tuberculóide (HT), com uma resposta Th1 específica e controle da multiplicação do M. leprae; (2) virchowiana (HV) sem resposta Th1 e resposta Th2 preservada, e (3) formas clínicas interpolares, dimorfa tuberculóide (HDT), dimorfa dimorfa (HD), dimorfa virchowiana (HDV), e indeterminada (HI). Na evolução da hanseníase, doença inflamatória aguda pode ocorrer durante ou após o tratamento, conhecida como reações hansenicas. Essas reações são classificadas em dois tipos principais: o tipo I ou reação reação reversa (RR), e o tipo de reação II ou eritema nodoso hansênico (ENH).

Pacientes com a forma clínica HT exibem uma resposta imune de resistência que restringe o crescimento do patógeno. O desenvolvimento de uma resposta imune inata eficaz, juntamente com a baixa virulência do M. leprae, podem mediar a destruição do M. leprae e ativar a resposta imune adaptativa celular, induzindo resistência à doença. Conseqüentemente, poucas lesões e bacilos são observados. Embora eficientes no controle de bacilos, estas respostas participam da destruição dos nervos periféricos. Por outro lado, pacientes com a forma clínica HV apresentam falta de resposta celular específica a antígenos associados ao M. leprae, com uma resposta T helper 2 (Th2) e altas cargas de micobactérias na pele e nervos. No entanto, a maioria dos pacientes de hanseníase apresentam uma resposta intermediária e são classificados como HDT, HD e HDV. Como a resposta imune posiciona-se dentro deste amplo espectro da doença é um ponto importante que ainda não está claro.

Agentes infecciosos invadem, proliferam e produzem substâncias prejudiciais ao tecido durante a promoção da doença. Microorganismos contornam vários obstáculos naturais e podem desencadear uma reação inflamatória nos tecidos, ativando o sistema imune inato. Fagócitos reconhecem patógenos específicos padrões moleculares associados (PAMP), tais como toll-like receptors. Ativação de TLR aumenta a expressão dos sinais co-estimulatórios (B7.1/B7.2) necessários para a ativação de células T e produção de citocinas, importantes para a diferenciação de células T. As células dendríticas (DCs) podem fagocitar M. leprae, e a produção local posterior de citocinas e quimiocinas regula o curso da imunidade mediada por células da resposta imune adaptativa.

Mecanismos interessantes de modulação da resposta imune têm explicado a interação parasita-hospedeiro na infecção pelo M. leprae. Embora DCs sejam apresentadores eficazes de antígenos de M. leprae, a expressão do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) classe I e II é regulada negativamente em DCs derivadas de monócitos infectados com M. leprae. Em contraste, DCs estimuladas com antígenos de membrana de M. leprae ativam a expressão MHC classe II e CD40 associadas a produção de interleucina-12 (IL-12), o que sugere que bacilos vivos podem suprimir a interação células T:DCs.

A interação entre o patógeno e a resposta imune adquirida do hospedeiro é um fator determinante da evolução clínica de diversas infecções. A resposta imune adaptativa é capaz de proteger contra a reinfecção e também modular a resposta imune inata positivamente ou negativamente. Na infecção pelo M. leprae as formas polares são relacionadas a esta derivação predominante da resposta para Th1 ou Th2. No entanto, o papel da resposta imune inata de controlar a infecção é apoiado por estudos imunológicos e genéticos. O atual perfil de citocinas na lesão parece estar correlacionada com a função de TLR: citocinas de tipo Th1 estão associados com ativação dos TLR1 e TLR2, e citocinas tipo Th2 estão associadas com a inibição da ativação de DCs. A expressão de TLR1 e TLR2 é mais pronunciada em monócitos e DCs de lesões HT do que no homólogos HV. Além disso, estudos in vitro indicam que as lipoproteínas presentes no M. leprae (19 kDa e 33 kDa) ativam monócitos e derivados de monócitos através de TLR2.

Além disso, os patógenos desenvolveram mecanismos para evadir da resposta imune, incluindo métodos para contornar as barreiras naturais, produção de substâncias supressoras que alteram as respostas inatas, interrupção da apresentação de antígenos e indução de citocinas supressoras, por exemplo, IL-10 e TGF- β, para promover a sua sobrevivência. O desequilíbrio entre os mecanismos de defesa dos hospedeiros e dos patógenos pode levar tanto a proliferação excessiva de agentes infecciosos ou a uma excessiva resposta imune, inflamação tecidual, promovendo a doença. Na infecção por Mycobacterium tuberculosis, TLR2, em particular, tem sido implicado na regulação negativa ou desvio da resposta imune através da indução de interleucina-10 (IL-10) e T-helper 2 ou de células T reguladoras. Além disso, embora a sinalização via TLR em APCs induza efeitos microbicidas e resposta inflamatória, expressão de MHC classe II, processamento do antígeno e apresentação, essas funções são inibidas pela sinalização prolongada com agonistas de TLR2, TLR9 e TLR4. Este efeito não é específico para M. tuberculosis, pois pode ser induzido por componentes de muitos microrganismos. Assim, é possível que este mecanismo seja também importante durante infecções persistentes com patógenos como o M. leprae, que sobrevivem no meio intravacuolar aos mecanismos microbicidas, co-localizando-se com TLRs em fagossomos, onde induz prolongada sinalização TLR. Considerando-se que M. leprae é um patógeno de baixa virulência, a redução da apresentação de antígenos pode ser um mecanismo geral de feedback negativo que impede a inflamação tecidual excessiva, utilizado pelas bactérias para criar um nicho para a sobrevivência dentro de macrófagos infectados para permitir a evasão dos mecanismos ativadores induzidos pelas células T CD4 +. Este mecanismo pode ser importante para o hospedeiro humano, porque a maioria das pessoas infectadas são assintomáticas.

O desequilíbrio dessa relação M. leprae: homem determina as complicações mais graves da doença, como as reações hansênicas e as lesões neurológicas. Por exemplo, dano nos nervos é a complicação mais indesejável da hanseniase, levando a diferentes graus de incapacidade física. A imunopatogênese da lesão do nervo durante a hanseníase varia com o tipo de resposta imune, mas em todos os casos, mecanismos mediados pela resposta imunológica são demonstrados. Em pacientes do pólo tuberculóide, a resposta Th1 ativada pode levar à formação de granuloma tuberculóide e necrose, que pode culminar no aparecimento de abscessos e destruição completa dos nervos. Há uma associação entre a produção de IFN-g e danos neurais, e o nível desta citocina é diretamente proporcional ao número de nervos danificados. Por sua vez, em pacientes MB (lepromatosa formas clínicas), com predomínio da resposta Th2, a neuropatia está relacionada com a infecção dos nervos periféricos pelo bacilo. A micobactéria tem uma predileção por células de Schwann, que envolve as fibras mielinizadas dos nervos. Células infectadas nos nervos periféricos são capazes de processar e apresentar antígenos às células T, e que podem ser alvos da resposta imune. Portanto, uma resposta imune inflamatória é, provavelmente, também responsável pelo aparecimento de lesões neurais, uma vez que o envolvimento na função neural ocorre mais rapidamente e mais severamente nos pacientes com uma resposta imune celular preservada.

Apesar do conhecimento ter avançado na hanseníase, ainda existem algumas lacunas no entendimento dos determinantes envolvidos no estabelecimento de fenótipos da doença imunológica. A modulação perfeita da resposta imune ao M. leprae deve ser melhor estudada para que seja alcançada a perfeita relação M. leprae:homem.

Amelia de Jesus