Nada é tão ruim que não possa piorar: Associação da diabetes com tuberculose

Figura do artigo Tuberculosis and diabetes mellitus: convergence of two epidemics (aqui).

Nos últimos 20 anos houve um importante progresso na redução de novos casos de tuberculose (TB) no mundo. Contudo, a TB permanece como um problema serio: um terço da população mundial está infectada pelo Mycobacterium tuberculosis e é a mais importante causa de morte das infecções intracelulares. O aumento da prevalência do diabetes nas áreas endêmicas para TB ameaça complicar as projeções de redução da TB. O diabetes pode estar implicado como causa em 15% dos casos atuais de tuberculose. Vários estudos de coorte demonstraram a relação entre diabetes e tuberculose, com risco três vezes maior de desenvolver TB em indivíduos diabéticos que nos não diabéticos. Os pacientes com TB e diabetes apresentam resposta pior ao tratamento, uma taxa mais elevada de recaída e maior risco de morte. O assunto tem despertado interesse e foi objeto de uma serie do The Lancet Diabetes & Endocrinology (aqui).

A associação diabetes e TB tem um claro componente imunológico. A passagem de uma infecção latente para TB e a destruição tecidual tem uma implicação reconhecida do sistema imune do hospedeiro. A diabetes apresenta um estado crônico de inflamação de baixo perfil, com envolvimento de diversos mediadores. 

Neste tema, Andrade et al publicaram um estudo que avança na descrição da patogênese desta comorbidade. (Heightened Plasma Levels of Heme Oxygenase-1 and Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-4 as Well as Elevated Peripheral Neutrophil Counts Are Associated With TB-Diabetes Comorbidity. Chest. 2014;145(6):1244-1254. doi:10.1378/chest.13-1799). (aqui) Eles investigaram vários produtos envolvidos na patogênese da TB e do diabetes e concluem:

“… we also analyzed a variety of other factors known to play a role in either diabetes or TB. We assessed the importance of these multiple markers in discriminating individuals with TB and T2DM from individuals with TB and no T2DM using PCA and cluster analysis. Our results argue that although significant differences exist in other param- eters between the TB with T2DM and TB without T2DM, it is HO-1 in conjunction with TIMP-4 and ANC that provides the most accurate combined parameter of TB and T2DM comorbidity.”

Figura do artigo Chest. 2014;145(6):1244-1254. doi:10.1378/chest.13-1799

Uma revisão recente (Hodgson et. al, Immunological mechanisms contributing to the double burden of diabetes and intracellular bacterial infections. Immunology 2014 Accepted doi: 10.1111/imm.12394 aqui) aqui trata dos aspectos imunológicos desta associação que envolve diversos mecanismos do sistema imune:

"The reduced phagocytic and antibacterial activity of neutrophils and macrophages provides an intracellular niche for the pathogen to replicate. Phagocytic and antibacterial dysfunction may be mediated directly through altered glucose metabolism and oxidative stress. Furthermore, impaired activation of natural killer cells contributes to decreased levels of interferon gamma, required for promoting macrophage antibacterial mechanisms. Together with impaired dendritic cell function, this impedes timely activation of adaptive immune responses. Increased intracellular oxidation of antigen presenting cells in individuals with diabetes alters the cytokine profile generated and the subsequent balance of T cell immunity. The establishment of acute intracellular bacterial infections in the diabetic host is associated with impaired T cell-mediated immune responses. Concomitant to the greater intracellular bacterial burden and potential cumulative effect of chronic inflammatory processes, late hyperinflammatory cytokine responses are often observed in individuals with diabetes, contributing to systemic pathology. The convergence of intracellular bacterial infections and diabetes poses new challenges for immunologists, providing the impetus for multidisciplinary research.“

IL-32 é um Marcador Molecular Potencial de Proteção na Tuberculose Humana

Papel da IL-32 na defesa do hospedeiro na tuberculose. Este modelo mostra que a indução de IL-32 por uma via dependente de IFN-gama leva a duas vias distintas em que IL-32 induz aumento da atividade microbiana de macrófagos infectados com Mycobacterium tuberculosis. Os dados do estudo demonstraram que IL-32 pode diretamente induzir a via antimicrobiana dependente de vitamina D. Estudos prévios mostraram ainda que IL-32 induz diferenciação de células dendríticas que por meio de apresentação cruzada ativam linfócitos T CD8+, o que induziria uma resposta antimicrobiana contra o M. tuberculosis. Fonte: Montoya et al., Sci Transl Med, 2014.

Tuberculose é uma doença global que acomete milhões de indivíduos em todo mundo. Entretanto, somente cerca de 10% de indivíduos infectados pelo Mycobacterium tuberculosis desenvolvem a doença ativa.

Pela análise do perfil de expressão gênica no sangue periférico de pacientes com tuberculose, alguns estudos identificaram um grupo de genes capazes de distinguir indivíduos com tuberculose ativa daqueles com infecção latente. Até o momento, a maioria dos estudos identificou genes que estão diferencialmente expressos em doença ativa. Desse grupo de genes, o foco tem sido definir biomarcadores de progressão da doença, onde os genes regulados por interferon do tipo 1 representam uma assinatura gênica relevante. Dessa forma, esse grupo de genes é considerado correlato de risco e patogênese.

Por outro lado, pela escassez de se avaliar com sucesso porque alguns indivíduos estão protegidos pós-imunização e outros desenvolvem a doença, há uma dificuldade de se identificar correlatos de proteção na tuberculose. Cabe ressaltar ainda que fatores que contribuem para a proteção são alvos potenciais promissores para terapias contra o bacilo.

Nesse contexto, em trabalho recente publicado na Revista Science Translational Medicine o grupo liderado pelo pesquisador Robert L. Modlin da Division of Dermatology, David Geffen School of Medicine e Department of Microbiology, Immunology and Molecular Genetics, University of California (UCLA), Los Angeles nos EUA analisou o perfil de expressão gênica de macrófagos do sangue periférico de pacientes com tuberculose ativa e identificou genes correlatos de proteção.

A análise revelou uma associação entre IL-32 e a via antimicrobiana envolvendo vitamina D em uma rede de genes induzida por IL-15 e IFN-gama. A citocina IL-32 induziu peptídeos antimicrobianos dependentes de vitamina D (catelicidina e DEFB4), gerando atividade antimicrobiana in vitro, dependente da presença de níveis adequados de 25-hidroxi-vitamina D. Além disso, a rede de genes de macrófagos induzida por IL-15 foi integrada com comparações pareadas de expressão gênica de cinco grupos diferentes de dados clínicos de tuberculose ativa comparada com tuberculose latente e indivíduos saudáveis.

Em conjunto, as análises identificaram oito genes comuns, incluindo IL-32, como um marcador molecular de tuberculose latente e uma rede gênica induzida por IL-15. Uma vez que a manutenção da infecção latente pelo M. tuberculosis e prevenção de sua transição para doença ativa podem representar uma forma de resistência do hospedeiro, os resultados obtidos identificaram a IL-32 como um marcador funcional e um gene correlato potencial de proteção contra tuberculose ativa, além de ser uma citocina que pode contribuir diretamente também para a resposta do hospedeiro à tuberculose.

Referência

- Montoya D, Inkeles MS, Liu PT, Realegeno S, B Teles RM, Vaidya P, Munoz MA, Schenk M, Swindell WR, Chun R, Zavala K, Hewison M, Adams JS, Horvath S, Pellegrini M, Bloom BR, Modlin RL. IL-32 is a molecular marker of a host defense network in human tuberculosis. Sci Transl Med. 2014 Aug 20;6(250):250ra114. doi: 10.1126/scitranslmed.3009546.

Granuloma: vilão da tuberculose

Um dos conceitos mais tradicionais da imunologia – de que o granuloma tem um papel protetor contra a tuberculose – foi destruído por uma série de pesquisas elegantes da Dra. Lalita Ramakrishnan, de Seattle, USA. A visão tradicional era de que o granuloma serve para “emparedar” as bactérias, constituindo uma barreira contra a infecção. O novo conceito que emergiu é de que, ao contrário, o granuloma é formado por instrução do próprio Mycobacterium tuberculosis; no seu interior, a morte e fagocitose de macrófagos infectados são utilizadas como uma fábrica de novas bactérias, e fonte de disseminação da infecção.

   

Dra. Lalita Ramakrishnan, University of Washington, Seattle, USA

Os estudos recentes utilizaram os tecidos transparentes de larvas do peixe-zebra - que permitem a visualização microscópica da formação do granuloma ao vivo – e também granulomas hepáticos no camundongo. Com surpresa, foi verificado que a entrada de macrófagos no granuloma é inteiramente controlada pelas bactérias, e não pelo sistema imune. Bactérias virulentas expressam produtos do locus RD1, um sistema de secreção do tipo VII, incluindo a proteína ESAT6. ESAT6 é liberada de micobactérias extracelulares, e também de macrófagos infectados através da formação de poros. ESAT6 induz a produção de MMP9 (metaloproteinase de matriz-9) pelo epitélio. MMP9 é o principal agente recrutador de novos macrófagos pelo granuloma (ver Figura). Macrófagos recrutados entram nos granulomas e permanecem altamente móveis e emitindo membranas, até encontrar e fagocitar vesículas de macrófagos infectados que morreram por apoptose. Estes restos contêm bactérias viáveis, e as bactérias vão crescer nestes novos macrófagos, amplificando a infecção. A fagocitose de corpos apoptóticos inativa as funções microbicidas do macrófago, tornando-o uma “incubadora” de bactérias. Embora a infecção cause necrose e apoptose de macrófagos através de ESAT6, a necrose tem um efeito ainda mais deletério para o hospedeiro. Isto é porque a necrose vai liberar bactérias no meio extracelular e, ao contrário do que se pensava, micobactérias crescem de forma exuberante no meio extracelular, sendo fagocitadas e amplificando mais a infecção.

Figura. Mecanismo de recrutamento de macrófagos para granulomas através da indução de MMP9 em células epiteliais. A proteina de M. tuberculosis ESAT6 pode ser liberada de bactérias extracelulares (consequência de necrose de macrófagos infectados) ou de macrófagos infectados íntegros, através do sistema ESX-1 de formação de poros, que é codificado pelo locus de virulência RD1. ESAT6 induz secreção de MMP9 por células epiteliais, que por sua vez induz motilidade exacerbada e recrutamento de novos macrófagos por um mecanismo não totalmente esclarecido (retirado da referencia 1).

Outro dogma derrubado foi de que o TNF seria responsável pela formação do granuloma, e que na ausência de TNF, os granulomas não se formam e a infecção é mais grave. Os novos estudos mostraram que, na ausência de TNF, os granulomas são formados de forma mais acelerada (referência 4). No entanto, as bactérias proliferam mais, e levam os macrófagos à necrose. O excesso de necrose é que destrói a estrutura dos granulomas, dando a impressão de que eles não haviam sido formados.     

Os estudos com o peixe-zebra confirmaram que a disseminação da infecção se dá pela emigração de macrófagos infectados do granuloma primário e estabelecimento de granulomas à distância. Portanto, através dos produtos do locus RD1, as micobactérias exploram processos que normalmente são protetores para o hospedeiro - como apoptose, quimiotaxia de macrófagos e fagocitose de células apoptóticas – para aumentar o seu número e consolidar a infecção.

Referências:

1. Ramakrishnan L. Revisiting the role of the granuloma in tuberculosis. Nat Rev Immunol. 12: 352-366, 2012.

2. Volkman HE, Pozos TC, Zheng J, Davis JM, Rawls JF, Ramakrishnan L. Tuberculous granuloma induction via interaction of a bacterial secreted protein with host epithelium. Science. 327: 466-469, 2010.

3. Davis JM, Ramakrishnan L. The role of the granuloma in expansion and dissemination of early tuberculous infection. Cell. 136: 37-49, 2009.

4. Clay H, Volkman HE, Ramakrishnan L. Tumor necrosis factor signaling mediates resistance to mycobacteria by inhibiting bacterial growth and macrophage death. Immunity. 29: 283-294, 2008.

Post de George A. DosReis

Neutrófilos no centro da patogênese da tuberculose

Como estudar imunologia humana ? Para isso, marcadores de doença são fundamentais. Há 20 anos atrás, no Comitê de Doença de Chagas da OMS, nós procurávamos o marcador molecular ideal para a Doença de Chagas, e acreditávamos que este marcador seria melhor evidenciado por um anticorpo do paciente. Além de diagnóstico, o biomarcador ideal deveria também prever o aparecimento da doença num doador ainda sem sintomas.

A idéia estava correta, mas uma molécula apenas não foi capaz de preencher os requisitos. Vinte anos depois, os estudos de genômica mostram que biomarcadores eficientes são conjuntos (ou módulos) de dezenas de proteínas, que são reguladas em bloco durante o processo patológico. Ao invés de anticorpos, estes módulos moleculares agora são identificados pela análise genômica do RNA que é expresso nas células dos pacientes. Além disso, a análise funcional destas moléculas lança uma luz na patogênese da doença, e pode sugerir novas terapias.

A tuberculose (TB) é um exemplo de sucesso recente nesta área. A TB permanece como uma doença emblemática, apresentando morbidade e mortalidade altas. As respostas imunes responsáveis pela proteção ou suscetibilidade ao Mycobacterium tuberculosis permanecem desconhecidas. Recentemente, um estudo de genômica coordenado por Anne O’Garra, e realizado em dois centros independentes, na Inglaterra e África do Sul, identificou uma assinatura molecular de 393 genes, em pacientes portadores de TB ativa (Berry MPR et al., An interferon-inducible neutrophil-driven blood transcriptional signature in human tuberculosis. Nature 466; 973-979, 2010). Análises em chips de  microarranjos de DNA foram realizadas com o RNA extraído do sangue total ou de subpopulações de leucócitos dos pacientes. Dentro deste conjunto, foi isolada uma assinatura específica de 86 genes, capaz de discriminar a TB de outras doenças inflamatórias e infecciosas. A assinatura contém uma série de genes hiperexpressos e uma série de genes inibidos. Importante, a mesma assinatura foi também encontrada em 10-25% dos doadores assintomáticos, sugerindo que possa ser o marcador prognóstico ideal para identificar aqueles pacientes que irão progredir para a doença manifesta. Além disso, a expressão quantitativa da assinatura gênica foi diretamente proporcional à extensão do comprometimento pulmonar, e retornou progressivamente à normalidade com o tratamento (Figura). O exame dos genes envolvidos na assinatura molecular mostrou que estes são proteínas envolvidas na sinalização intracelular mediada principalmente, por interferon alfa/beta, e expressas principalmente em neutrófilos, e em menor grau, também em monócitos. Este estudo surpreendeu ao mostrar pela primeira vez a grande importância deletéria dos neutrófilos e dos interferons tipo I na tuberculose humana. No entanto, estudos prévios já haviam relatado a reativação de TB latente após a injeção de interferons do tipo I para tratamento de hepatite. Além disso, o estudo em pauta representa mais uma evidência da íntima interrelação funcional que existe entre macrófagos e neutrófilos nas infecções, seja para a imunoproteção ou para a suscetibilidade, fenômeno que vem sendo cada vez mais reconhecido na imunologia (Silva MT, J. Leukoc. Biol. 87; 93-106, 2010; Soehnlein O and Lindbom L, Nat. Rev. Immunol. 10; 427-439, 2010).

 Numa publicação mais recente, estes e outros especialistas em imunologia da TB se reuniram para discutir o papel dos neutrófilos na TB experimental e humana (Lowe DM et al, Neutrophils in tuberculosis: friends or foes ? Trends Immunol. 2012, epub ahead of print). No trabalho, os autores discutem a complexidade da resposta imune na TB, mas enfatizam o papel central dos neutrófilos na doença. As evidências em modelos experimentais sugerem que os neutrófilos têm um papel protetor nos estágios iniciais da infecção, mas com a evolução do processo infeccioso, os neutrófilos passam a desempenhar um papel claramente deletério, associado diretamente com as manifestações clínicas.

O fórum de especialistas conclui que, em indivíduos suscetíveis, a falência da imunidade Th1 ou a perda da resposta ao IFN-gama provocam um influxo de neutrófilos para os sítios de infecção. Este influxo poderia ser uma compensação para a função comprometida dos macrófagos. No entanto, os neutrófilos infiltrantes também estão disfuncionais, sendo facilmente infectados pelo M. tuberculosis, porém incapazes de matar o patógeno. Tais neutrófilos “frustrados” geram uma inflamação inespecífica, com produção de radicais tóxicos, secreção de enzimas proteolíticas, produção aberrante de citocinas, e necrose secundária, por falta de uma remoção fagocítica eficiente. A necrose irá perpetuar o processo inflamatório. Além disso, há evidências de que neutrófilos induzam supressão em linfócitos T efetores através da expressão de PD-1 ligante. A ingestão de neutrófilos mortos pode carrear bactérias para o interior de macrófagos, ou modular a função de macrófagos previamente infectados. Este processo de remoção pode ser pró- ou anti-inflamatório, dependendo de outros estímulos concomitantes. Este é um tema em aberto no cenário da infecção, e que vem sendo estudado, por exemplo, pelo grupo da Dra. Patricia Bozza, na Fiocruz do Rio de Janeiro. Outra questão fundamental, que já foi mencionada neste blog pelo Dr. Edgar Carvalho, são os fatores genéticos ou ambientais que determinam se os neutrófilos irão ou não invadir o tecido infectado, e como estes fatores correlacionam com resistência e suscetibilidade à infecção. O importante é salientar o salto da importância agora atribuída aos neutrófilos na TB. Um conceito que a imunologia não poderia prever há pouco tempo atrás. E que abre uma grande variedade de importantes linhas de pesquisa.     

Postagem extra: Patarroyo e as vacinas

Pai de vacina sintética contra malária lamenta falta de apoio à ciência

Fonte: Folha de São Paulo - 31/05/2011 16:25

O colombiano Manuel Elkin Patarroyo, que criou a primeira vacina sintética contra a malária, lamentou nesta segunda-feira "a ausência" de políticas de Estado para impulsionar a ciência na América Latina.

"Ficamos 40 anos movimentando a ciência na Colômbia. Quarenta anos! Comecei muito cedo, mobilizando o país inteiro: 'Olhe, a ciência é útil, é produtiva, não é uma questão de loucos. Isto é algo que realmente conta para a humanidade, para o país, para as pessoas'", relatou.

"Eu não digo que seja indiferença, eu diria que é ausência de políticas de Estado para impulsionar a ciência", avaliou o pesquisador em entrevista à Agência Efe em Madri.

Nesta terça-feira, ele receberá o prêmio Príncipe de Viana da Solidariedade em Navarra, no norte da Espanha.

"Na América Latina, há dois países que se sobressaem, que são México e Brasil, e só", lamentou Patarroyo, que acaba de apresentar a descoberta de princípios químicos a partir dos quais é possível criar vacinas sintéticas contra praticamente todas as 517 doenças infecciosas conhecidas.

A descoberta, "resultado de 33 anos de trabalho", são "regras de jogo definidas" que servirão para prevenir doenças, entre elas a malária, a tuberculose, a hepatite e a dengue, que causam milhões de mortes no mundo.

VACINAS EM DESENVOLVIMENTO

O cientista trabalha agora na segunda geração desta vacina, denominada Colfavac, que deve começar a ser testada em junho de 2012 em humanos, após obter "pouco mais de 90%" de proteção em macacos, o "mesmo resultado" que Patarroyo acredita que obterão em homens e mulheres.

"Nós não estamos pulando do rato ou do coelho aos humanos. Estamos pulando de um único animal, que tem um sistema de defesa praticamente idêntico ao humano, ao humano", explicou.

O cientista revelou que não vai ceder sua nova vacina contra malária à OMS (Organização Mundial da Saúde), como fez com a primeira, "porque a OMS a arquivou, simples e ingenuamente".

Ele afirmou que conta com o apoio de um grupo de pessoas que "está querendo criar um consórcio para produzir a vacina e entregá-la de graça ou a baixo custo à humanidade".

Os testes da nova vacina demandarão "de dois a três anos", o que proporcionará tempo para que trabalhe em outras vacinas.

"Já estamos trabalhando fortemente em tuberculose. É a próxima", relatou Patarroyo, que, apesar das conquistas alcançadas, destacou que "há muito" por fazer até que "se consiga vacinar todas as pessoas".

M. tuberculosis de linhagens filogenéticas mais antigas são mais patogênicas?!

Um artigo recente publicado na PLoS Pathogens mostra que a resposta de macrófagos humanos a isolados diferentes de M. tuberculosis é capaz de discriminar entre linhagens de bactérias antigas e novas em termos de evolução. O objetivo primário do estudo foi determinar se há uma correlação entre a relação filogenética e a resposta inflamatória entre MTb isoladas de pacientes que representam a diversidade global do human Mycobacterium tuberculosis Complex (MTBC). Os pesquisadores simplesmente infectaram macrófagos humanos derivados do sangue periférico com diferentes isolados de Mtb e compararam a produção de diversas citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias. Essa simples metodologia revelou que isolados mais modernos em termos de filogenética induzem uma resposta pró-inflamatória menos intensa do que isolados mais antigos em macrófagos, mas não em PBMC total.

O que vocês acham que esses resultados trazem de implicações para esquemas vacinais?

Pra mim, o que me intrigou foi verificar a produção de IFNg acima de 100pg/ml por macrófagos infectados com Mtb de grupos filogenéticos mais antigos (figura em evidência acima). Não sei se acredito nisso.

De qualquer maneira, a idéia é interessante e vale a pena dar uma lida no paper.

Fonte: Portevin D, Gagneux S, Comas I, Young D (2011) Human Macrophage Responses to Clinical Isolates from the Mycobacterium tuberculosis Complex Discriminate between Ancient and Modern Lineages. PLoS Pathog 7(3): e1001307. doi:10.1371/journal.ppat.1001307

Progressos na vacina contra tuberculose

Post de Theolis Barbosa Bessa

A tuberculose está entre as doenças infecciosas prioritárias para o desenvolvimento de vacinas, pela quantidade de pessoas infectadas com o bacilo, que podem evoluir para a doença ativa, pelo longo tratamento com drogas tóxicas, pela gravidade dos casos de co-infecção com o vírus da imunodeficiência humana adquirida (HIV), e pelo preocupante aumento do número de casos resistentes ao tratamento (levando à necessidade de esquemas alternativos ainda mais prolongados e de mais elevada toxicidade). 

O estudo de proteínas abundantemente secretadas em filtrados de cultura do agente etiológico da tuberculose, o Mycobacterium tuberculosis, levou à identificação do complexo proteico antígeno 85 e de proteínas de baixo peso molecular que se demonstrou serem capazes de elicitar intensa resposta proliferativa e de produção de IFN-gama em culturas de células humanas do sangue periférico provenientes de pacientes com tuberculose ativa ou latente [1,2]. Dentre estas proteínas estão antígenos que atualmente fazem parte de promissores candidatos vacinais, os quais têm avançado do estágio de desenvolvimento pré-clínico para os ensaios clínicos, a exemplo de vacinas de vírus recombinantes como MVA85A (vacina com o vírus vaccinia Ankara modificado expressando o antígeno micobacteriano Ag85A) [3] e AERAS-402 (vacina com o adenovírus 35 expressando os antígenos micobacterianos Ag85A, Ag85B e TB10.4) [4], e a vacina de antígeno protéico recombinante Ag85B-ESAT-6 (composta por proteína recombinante de fusão destes antígenos, denominada H1, adjuvantada com IC31®) [5]. 

O estudo de Betholet e colaboradores [6] apresenta dados de avaliação pré-clínica de uma proteína de fusão composta por quatro antígenos de M. tuberculosis. De forma não muito diferente do exposto em relação aos estudos acima, a seleção dos antígenos vacinais foi realizada por escrutínio de antígenos secretados (ou com sinal para secreção) em culturas do bacilo, porém adicionalmente expressos por M. tuberculosis crescendo em macrófagos e/ou modulados em culturas do bacilo sob condições de hipóxia, ou ainda associados às classes imunogênicas EsX e PE/PPE [7]. Quatro antígenos capazes de induzir produção de IFN-gama em culturas de células periféricas de indivíduos saudáveis infectados com a forma latente da tuberculose, mas não em indivíduos não infectados, e capazes de induzir redução significativa da carga bacteriana ao serem administrados profilaticamente a camundongos posteriormente infectados com M. tuberculosis virulento, foram combinados em uma vacina de proteína recombinante de fusão (ID93) adjuvantada com uma nanoemulsão de monofosforil lipídeo A (MPL) sintético [6]. 

A grande novidade do estudo está na abordagem da avaliação do potencial promissor dos mesmos, que justifica a sua publicação em uma revista de medicina translacional. Além da clássica abordagem experimental de infecção de camundongos, porquinhos da índia e macacos cinomólogos com o bacilo virulento laboratorial M. tuberculosis H37Rv, os autores avaliam a eficácia vacinal contra uma cepa proveniente de um isolado clínico de M. tuberculosis multidroga-resistente não-W Beijing, em uma abordagem de prime-boost heterólogo que utiliza o Bacilo de Calmette-Guérin (BCG) como vacinação inicial (o que se aproxima da situação que provavelmente será encontrada nos países de alta endemicidade da doença, onde as crianças recebem a BCG nos primeiros anos de vida). 

A vacina foi demonstrada como imunogênica para células do sangue periférico de humanos saudáveis infectados com a forma latente de tuberculose, e nos três modelos animais estudados. Ela também mostrou capacidade de induzir o aumento da proporção de clones de células T CD4⁺ multifuncionais produtores simultaneamente de IFN-gama e TNF, o qual estava associado a uma diminuição da carga bacilar em camundongos infectados quer com a cepa laboratorial, quer com o isolado clínico. A vacina também foi capaz de conferir proteção de longo prazo a porquinhos da índia vacinados e infectados 4 meses depois, em termos de mortalidade, perda de peso e escore histopatológico das lesões pulmonares e no fígado. 

Com os primeiros ensaios clínicos já com resultados preliminares publicados, acirra-se a corrida pela validação de uma nova vacina contra a tuberculose, segura e que demonstre eficácia mais uniforme em diferentes populações humanas, em especial populações de áreas onde a doença é endêmica e altamente prevalente. Um exemplo do que o grande esforço de financiamento de pesquisas básicas e aplicadas pode fazer em benefício da saúde humana, contra um flagelo que persegue a humanidade desde os primórdios da sua existência.

[1] A.S. Mustafa, Development of new vaccines and diagnostic reagents against tuberculosis, Mol. Immunol. 39 (2002) 113-119.

[2] R.L. Skjøt, T. Oettinger, I. Rosenkrands, P. Ravn, I. Brock, S. Jacobsen, et al., Comparative evaluation of low-molecular-mass proteins from Mycobacterium tuberculosis identifies members of the ESAT-6 family as immunodominant T-cell antigens, Infect. Immun. 68 (2000) 214-220.

[3] T.J. Scriba, M. Tameris, N. Mansoor, E. Smit, L. van der Merwe, F. Isaacs, et al., Modified vaccinia Ankara-expressing Ag85A, a novel tuberculosis vaccine, is safe in adolescents and children, and induces polyfunctional CD4+ T cells, Eur. J. Immunol. 40 (2010) 279-290.

[4] B. Abel, M. Tameris, N. Mansoor, S. Gelderbloem, J. Hughes, D. Abrahams, et al., The novel tuberculosis vaccine, AERAS-402, induces robust and polyfunctional CD4+ and CD8+ T cells in adults, Am. J. Respir. Crit. Care Med. 181 (2010) 1407-1417.

[5] J.T. van Dissel, S.M. Arend, C. Prins, P. Bang, P.N. Tingskov, K. Lingnau, et al., Ag85B-ESAT-6 adjuvanted with IC31 promotes strong and long-lived Mycobacterium tuberculosis specific T cell responses in naïve human volunteers, Vaccine. 28 (2010) 3571-3581.

[6] S. Bertholet, G.C. Ireton, D.J. Ordway, H.P. Windish, S.O. Pine, M. Kahn, et al., A Defined Tuberculosis Vaccine Candidate Boosts BCG and Protects Against Multidrug-Resistant Mycobacterium tuberculosis, Sci Transl Med. 2 (2010) 53ra74.

[7] S. Bertholet, G.C. Ireton, M. Kahn, J. Guderian, R. Mohamath, N. Stride, et al., Identification of Human T Cell Antigens for the Development of Vaccines against Mycobacterium tuberculosis, J Immunol. 181 (2008) 7948-7957.

Ilustração. Fig. 3 do trabalho 6 comentado no post.

Participação de vias mediadas por eicosanóides na regulação da imunidade adaptativa contra o Mycobacterium tuberculosis

Post de Theolis Barbosa Bessa.

A interferência de micobactérias tuberculosas virulentas no tráfico de vesículas intracelulares é bastante estudada como estratégia de evasão à digestão pelas enzimas lisossomais. O M. tuberculosis sobrevive no interior do macrófago em um fagossomo primário, cuja fusão com o lisossomo é inibida pela lipoarabinomanana com resíduo de manose terminal (ManLAM), um fosfatidilinositol manosídeo da parede do bacilo (1).

Divangahi e colaboradores têm demonstrado que, além dessa capacidade de interferir com o tráfico lisossomal para evitar a maturação do fagossomo, o bacilo também interfere com o tráfico lisossomal e de vesículas do Golgi para a membrana plasmática, que constitui um importante mecanismo de reparo da membrana celular (2). Como o bacilo também induz a geração de microrupturas na membrana plasmática, a célula infectada evolui para a morte. M. tuberculosis H37Rv induz a produção de lipoxina A₄ (LXA₄), inibindo a produção de prostaglandina E₂ (PGE₂). A PGE₂ induz a exocitose de lisossomos através de uma via dependente de cAMP e elevação do cálcio intracelular, e sua inibição pelo M. tuberculosis impede que a célula repare a membrana plasmática. Além disso, predispõe a célula hospedeira para a necrose, o que os autores demonstram in vitro e in vivo utilizando camundongos deficientes na síntese de LXA₄ (Alo5^-/-) ou deficientes na produção de PGE₂ (Pgtes^-/-).

Em trabalho recente, Divangahi e colaboradores procuraram estabelecer a importância da inibição da PGE₂ pelo bacilo na indução da resposta imune à infecção tuberculosa. Os autores demonstraram que nos camundongos Alo5^-/- infectados com M. tuberculosis as células T CD8⁺ específicas para antígenos da micobactéria acumulam-se mais cedo no linfonodo drenante e nos pulmões, resultando em diminuição da carga bacilar em comparação com camundongos do tipo selvagem (3). O acúmulo precoce de células T CD8⁺ efetoras contra o bacilo foi dependente da presença de células dendríticas e da apresentação de antígenos via proteína adaptadora de transporte 1 (TAP1) e complexo principal de histocompatibilidade do tipo I (MHC I), além da ocorrência de apoptose mediada por caspases 8 e 9. Os autores sugerem que a indução de apoptose durante o processo inflamatório constitui um mecanismo importante de indução da resposta imune precoce na infecção tuberculosa, por favorecer a apresentação cruzada de antígenos por células dendríticas a células T CD8⁺.

O estudo de Divangahi e colaboradores é muito importante por demonstrar mais um mecanismo onde se evidencia a interdependência entre os fenômenos celulares e a resposta imune, nesta complexa interação entre a micobactéria e o hospedeiro. Mais estudos serão necessários para avaliar se esta indução precoce da resposta imune contra o bacilo pode levar à proteção do hospedeiro contra a micobactéria. Foi demonstrado que a vacinação com Bacilo de Calmette-Guérin (BCG) é capaz de induzir uma resposta 5 dias mais precoce de migração de células T efetoras para os pulmões de camundongos desafiados com a micobactéria tuberculosa, mas apesar da redução da carga bacilar em um log a doença se produziu tanto nos animais experimentais vacinados como nos controles (4). A vacina BCG também tem uma eficácia muito variável contra a tuberculose em populações humanas, indicando que a resposta no homem pode divergir da encontrada no modelo murino.

Referências:

1. Fratti RA, Chua J, Vergne I, Deretic V. Mycobacterium tuberculosis glycosylated phosphatidylinositol causes phagosome maturation arrest. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003 Abr 29;100(9):5437-5442.

2. Divangahi M, Chen M, Gan H, Desjardins D, Hickman TT, Lee DM, et al. Mycobacterium tuberculosis evades macrophage defenses by inhibiting plasma membrane repair. Nat. Immunol. 2009 Ago;10(8):899-906.

3. Divangahi M, Desjardins D, Nunes-Alves C, Remold HG, Behar SM. Eicosanoid pathways regulate adaptive immunity to Mycobacterium tuberculosis. Nat. Immunol. 2010 Ago;11(8):751-758.

4. Cooper AM, Khader SA. The role of cytokines in the initiation, expansion, and control of cellular immunity to tuberculosis. Immunol. Rev. 2008 Dez;226:191-204.

O Mycobacterium tuberculosis interfere no tráfico intracelular de vesículas e impede a morte celular por apoptose. O bacilo virulento inibe a fusão fagossomo-lisossomo, processo que depende da aquisição da proteína G de endereçamento intracelular Rab7 pelo fagossomo. O bacilo também interfere na exocitose de vesículas lisossomais e do Golgi para a membrana plasmática (MP), mecanismo responsável pelo reparo da MP. A exocitose dessas vesículas é dependente da elevação do cálcio intracelular, que sinaliza a receptores na superfície das mesmas (sensor neuronal de cálcio 1 – NCS-1, em vesículas do Golgi, e sinaptotagmina 7 – Syt-7, em lisossomos). A inibição da elevação intracelular do cálcio é um fenômeno bem estudado na infecção por bacilos virulentos. Por outro lado, a inibição, por esses bacilos, da síntese de PGE₂ por indução de LXA₄ leva à inibição da liberação de fosfatidil inositol trifosfato (PI(3)K), que media a exocitose de vesículas lisossomais e a maturação do fagossomo, e à predisposição para indução de necrose em lugar da apoptose. A apoptose do macrófago infectado também é inibida pela indução da proteína de superfície da mitocôndria Bcl2 (B cell lymphoma 2). A inibição da apoptose interfere na apresentação cruzada de antígenos e indução precoce da resposta imune, e favorece a morte por necrose, que libera bacilos viáveis, capazes de infectar novos macrófagos.

IL-32: proteção ou exacerbação da patogênese na infecção por M. tuberculosis?

Post de Theolis Barbosa Bessa 

Originalmente publicado no Sciencia totum circumit orbem.

 A apoptose de macrófagos infectados porMycobacterium tuberculosis parece ser um importante mecanismo de defesa contra o bacilo. As bactérias liberadas das células pouco responsivas podem dessa forma ser disponibilizadas para fagocitose e destruição intracelular por macrófagos ativados recrutados para o local de infecção. Corroborando essa hipótese, a capacidade de inibição da apoptose dos macrófagos hospedeiros tem sido relacionada à virulência de micobactérias (Velmurugan et al. 2007). A indução de apoptose em macrófagos infectados por M. tuberculosis está associada à sinalização pelos receptores toll-like 2 e 4, e à produção de TNF (Sánchez et al. 2009) e de superóxido (Hinchey et al. 2007). 

A IL-32 é uma citocina pró-inflamatória produzida por linfócitos T, células NK, monócitos e células epiteliais, sendo estas últimas a fonte predominante da citocina. Ela é encontrada em 4 variantes de splicing (IL-32α, IL-32β, IL-32δ e IL-32γ), sendo mais abundante o transcrito IL-32α. Sua produção é estimulada por IFN-γ e essa citocina tem como efeito o aumento da produção de IL-1β, IL-6, IL-8 e TNF. A IL-32 aparentemente não é secretada; sua liberação ocorreria apenas por morte celular. A liberação de IL-32 tem sido associada à indução de apoptose e à amplificação da inflamação nas doenças inflamatórias crônicas do intestino e na artrite reumatóide, além da infecção tuberculosa (Andoh et al.2008).

No artigo de Bai e colaboradores (2010) os autores demonstram que na infecção de células humanas de linhagem macrofágica THP-1 com M. tuberculosis a IL-32 tem papel na indução de apoptose, que é pelo menos em parte mediada pela caspase 3. A inibição da produção de IL-32 também foi associada à grande diminuição da produção de TNF e ao aumento da carga bacilar nos macrófagos infectados, sugerindo um papel direto da IL-32 e da apoptose no controle do bacilo. Cabe ressaltar, no entanto, que a IL-32 também foi implicada na apoptose de linfócitos T induzida por ativação (Goda et al. 2006), e elevada apoptose destas células em indivíduos com tuberculose ativa foi associada à anergia nestes pacientes (Abebe et al. 2010). Como observado na literatura em relação ao TNF, é possível que a IL-32 tenha papel dual na infecção por M. tuberculosis, estando implicada tanto na proteção quanto na exacerbação da doença.

Bai, X., Kim, S., Azam, T., McGibney, M., Huang, H., Dinarello, C., & Chan, E. (2010). IL-32 Is a Host Protective Cytokine against Mycobacterium tuberculosis in Differentiated THP-1 Human Macrophages The Journal of Immunology, 184 (7), 3830-3840 DOI:10.4049/jimmunol.0901913

Ilustração.