A microbiota como ferramenta no diagnóstico e prognóstico de doenças inflamatórias crônicas

Autora: Liliane Martins dos Santos - pós doutora CAPES/BJT no Departamento de Bioquímica e Imunologia da UFMG      

               A artrite reumatóide é uma doença auto-imune sistêmica cuja causas ainda não são bem conhecidas o que torna mais difícil a criação de terapias bem sucedidas. Sabe-se que uma combinação de fatores genéticos e ambientais estão envolvidos na etiologia da artrite reumatóide. Recentemente estudos em modelos animais têm sugerido um papel para a microbiota intestinal na indução da resposta imune necessária para o desenvolvimento da inflamação característica nas articulações. Por exemplo, camundongos sem germes ou tratados com antibióticos são menos suscetíveis a indução de artrite reumatóide. A colonização de animais sem germes com bactérias segmentadas filamentosas (SFB) ou Lactobacillus bifidus é suficiente para induzir a doença nesses animais por aumentar a resposta de células Th17 e inibir a função de células T reguladoras, respectivamente (Wu et al., 2010; Abdollahi-Roodsaz et al., 2008). Além disso, em outro estudo a bactéria Prevotella copri mostrou-se mais abundante em pacientes com artrite reumatóide e foi correlacionada com a perda de microrganismos benéficos no trato gastrointestinal desses indivíduos (Scher et al., 2013). 

           Em um estudo publicado este mês na Nature Medicine # os pesquisadores analisaram o perfil da microbiota oral e intestinal de indivíduos saudáveis e pacientes com artrite reumatóide. Análise metagenômicas revelaram disbiose da microbiota nos pacientes e o tratamento com clássico com DMARDs (medicamentos modificadores do curso da doença) foi capaz de parcialmente reverter as alterações observadas. O mais interessante é que os pesquisadores conseguiram separar pacientes de indivíduos saudáveis a partir das diferenças do microbioma. Essas mudanças foram correlacionadas com medidas clínicas como os níveis de Proteína C Reativa e de auto-anticorpos. Particularmente, o gênero Haemophilus foi associado com pacientes saudáveis enquanto Lactobacillus salivarius encontrou-se aumentado em pacientes com a doença ativa. As alterações no microbioma também foram associadas com a resposta dos pacientes ao tratamento permitindo a predição e avaliação do efeito dos medicamentos. Seria interessante agora avaliar se esses microrganismos específicos estão de fato envolvidos na etiologia da doença. No futuro o desenvolvimento de métodos que sejam capazes de seletivamente eliminar apenas um micróbio dentre toda a complexa microbiota poderiam constituir terapias muito mais eficazes para a artrite reumatóide.

Modelos animais que demostram a importância da microbiota
no desenvolvimento da artrite reumatóide (Scher and Abramson, 2011)

  Wu HJ, Ivanov II, Darce J, Hattori K, Shima T, Umesaki Y, Littman DR, Benoist C, Mathis D. Gut-residing segmented filamentous bacteria drive autoimmune arthritis via T helper 17 cells. Immunity, 2011.

  Abdollahi-Roodsaz S, Joosten LAB, Koenders MI, et al. Stimulation of TLR2 and TLR4 differentially skews the balance of T cells in a mouse model of arthritis. The Journal of Clinical Investigation. 2008.

  Scher JU, Sczesnak A, Longman RS, Segata N, Ubeda C, Bielski C, Rostron T, Cerundolo V, Pamer EG, Abramson SB, Huttenhower C, Littman DR. Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis. Elife, 2013.

  Zhang, X et al. The oral and gut microbiomes are perturbed in rheumatoid arthritis and partly normalized after treatment. Nature Medicine, 2015.

   Scher JU, Abramson SB. The microbiome and rheumatoid arthritis. Nature Review Rheumatology, 2011.

Identificação de novos anticorpos associados à artrite reumatoide grave

Modelo de reatividade cruzada anti-PAD3/PAD4. (A) Região de PAD4 que contém o epitopo cruzado PAD3/PAD4. (B) Representação da superfície de PAD ilustrando o resíduo acessível para ligação do auto-anticorpo. Fonte: Darrah et al., 2013.

Peptidilarginina deaminases (PADs) desempenham um papel fundamental na geração de auto-antígenos na artrite reumatóide (AR), mas os mecanismos associados à sua desregulação nesta doença permanecem ainda pouco conhecidos. Embora PADs requeiram concentrações suprafisiológicas de cálcio para a atividade in vitro, as enzimas são ativas in vivo, como por exemplo, no fluido sinovial de pacientes com AR, em que as concentrações de cálcio são muito mais baixas. 

Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins (Baltimore, MD, EUA) identificaram um subconjunto de anticorpos contra a peptidilarginina deaminase 4 (PAD4) - identificados pela sua reatividade cruzada com PAD3, que aumentam significativamente a eficiência catalítica da PAD4, diminuindo a exigência da enzima para o cálcio dentro do intervalo fisiológico. Esses anticorpos estão presentes em amostras de sangue de indivíduos com inflamação agressiva e danos do tecido conjuntivo desencadeados pela AR.

O trabalho foi publicado recentemente na revista Science Translation Medicine e avaliou soros obtidos de 36 controles saudáveis​​, 30 pacientes com artrite psoriática, e 44 pacientes com AR a partir de uma amostra de conveniência de 194 pacientes de um estudo de coorte longitudinal. Vários métodos foram utilizados para caracterizar os anticorpos, incluindo Western blot, imunoprecipitação, imunotransferência e depleção de anticorpos, dentre outros.

Os pesquisadores descobriram que os anticorpos aumentaram em grande parte a função de PAD4 em níveis baixos de cálcio, condição normalmente presente nas células humanas. Os resultados mostraram que a atividade de PAD4 era 500 vezes maior na presença de anticorpos do que em sua ausência. Os anticorpos estavam presentes em 18% das 44 amostras de fluido sinovial a partir de uma determinado grupo de amostras e em 12% em um outro grupo de 194 amostras, mas apenas em pessoas com artrite reumatoide grave.

Em um estudo de acompanhamento de pacientes, 80% daqueles que apresentavam anticorpos tiveram uma piora do quadro clínico em relação ao ano anterior, ao passo que apenas 53% sem o anticorpo apresentaram progressão da doença. Ao comparar os valores médios das articulações danificadas pela doença, os pesquisadores demonstraram que pacientes que tinham anticorpos tiveram uma deterioração média nos ossos e articulações com pontuação de 49, enquanto que aqueles que não tinham anticorpos tiveram uma pontuação bem inferior, de 7,5, indicando uma doença muito mais branda.

A identificação precoce de um subgrupo de pacientes com artrite reumatoide grave poderia beneficiar seu tratamento, uma vez que estes pacientes poderiam iniciar a terapia com medicação mais agressiva imediatamente e procurar a opção de tratamento mais eficaz. Dessa forma, os autores do estudo identificaram identificaram um anticorpo marcador que está associado com AR mais erosiva e que aumenta de forma significativa a função de uma enzima chave patogênica (PAD4), sob condições fisiológicas. Estes anticorpos com reatividade cruzada, podem consequentemente, identificar pacientes com AR onde a inibição de PAD seria particularmente benéfica terapeuticamente.

Referência

Darrah E; Giles JT; Ols ML; Bull HG; Andrade F; Rosen A. Erosive Rheumatoid Arthritis Is Associated with Antibodies That Activate PAD4 by Increasing Calcium Sensitivity. Sci. Transl. Med. 5, 186ra65 (2013).