A systems perspective of host-pathogen interactions: predicting disease outcome in tuberculosis

The complex web of interactions between the host immune system and the pathogen determines the outcome of any infection. A computational model of this interaction network, which encodes complex interplay among host and bacterial components, forms a useful basis for improving the understanding of pathogenesis, in filling knowledge gaps and consequently to identify strategies to counter the disease. We have built an extensive model of the Mycobacterium tuberculosis host-pathogen interactome, consisting of 75 nodes corresponding to host and pathogen molecules, cells, cellular states or processes. Vaccination effects, clearance efficiencies due to drugs and growth rates have also been encoded in the model. The system is modelled as a Boolean network. Virtual deletion experiments, multiple parameter scans and analysis of the system's response to perturbations, indicate that disabling processes such as phagocytosis and phagolysosome fusion or cytokines such as TNF-alpha and IFN-gamma, greatly impaired bacterial clearance, while removing cytokines such as IL-10 alongside bacterial defence proteins such as SapM greatly favour clearance. Simulations indicate a high propensity of the pathogen to persist under different conditions.

Src Homology 3-interacting Domain of Rv1917c of Mycobacterium tuberculosis Induces Selective Maturation of Human Dendritic Cells by Regulating PI3K-MAPK-NF-kappa B Signaling and Drives Th2 Immune Responses

Mycobacterium tuberculosis, an etiological agent of pulmonary tuberculosis, causes significant morbidity and mortality worldwide. Pathogenic mycobacteria survive in the host by subverting host innate immunity. Dendritic cells (DCs) are professional antigen-presenting cells that are vital for eliciting immune responses to infectious agents, including pathogenic mycobacteria. DCs orchestrate distinct Th responses based on the signals they receive. In this perspective, deciphering the interactions of the proline-glutamic acid/proline-proline-glutamic acid (PE/PPE) family of proteins of M. tuberculosis with DCs assumes significant pathophysiological attributes. In this study, we demonstrate that Rv1917c (PPE34), a representative member of the proline-proline-glutamic-major polymorphic tandem repeat family, interacts with TLR2 and triggers functional maturation of human DCs. Signaling perturbations implicated a critical role for integrated cross-talk among PI3K-MAPK and NF-kappa B signaling cascades in Rv1917c-induced maturation of DCs. However, this maturation of DCs was associated with a secretion of high amounts of anti-inflammatory cytokine IL-10, whereas Th1-polarizing cytokine IL-12 was not induced. Consistent with these results, Rv1917c-matured DCs favored secretion of IL-4, IL-5, and IL-10 from CD4(+) T cells and contributed to Th2-skewed cytokine balance ex vivo in healthy individuals and in patients with pulmonary tuberculosis. Interestingly, the Rv1917c-skewed Th2 immune response involved induced expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) in DCs. Taken together, these results indicate that Rv1917c facilitates a shift in the ensuing immunity toward the Th2 phenotype and could aid in immune evasion by mycobacteria.

Intracellular Pathogen Sensor NOD2 Programs Macrophages to Trigger Notch1 Activation

Intracellular pathogen sensor, NOD2, has been implicated in regulation of wide range of anti-inflammatory responses critical during development of a diverse array of inflammatory diseases; however, underlying molecular details are still imprecisely understood. In this study, we demonstrate that NOD2 programs macrophages to trigger Notch1 signaling. Signaling perturbations or genetic approaches suggest signaling integration through cross-talk between Notch1-PI3K during the NOD2-triggered expression of a multitude of immunological parameters including COX-2/PGE(2) and IL-10. NOD2 stimulation enhanced active recruitment of CSL/RBP-Jk on the COX-2 promoter in vivo. Intriguingly, nitric oxide assumes critical importance in NOD2-mediated activation of Notch1 signaling as iNOS(-/-) macrophages exhibited compromised ability to execute NOD2-triggered Notch1 signaling responses. Correlative evidence demonstrates that this mechanism operates in vivo in brain and splenocytes derived from wild type, but not from iNOS(-/-) mice. Importantly, NOD2-driven activation of the Notch1-PI3K signaling axis contributes to its capacity to impart survival of macrophages against TNF-alpha or IFN-gamma-mediated apoptosis and resolution of inflammation. Current investigation identifies Notch1-PI3K as signaling cohorts involved in the NOD2-triggered expression of a battery of genes associated with anti-inflammatory functions. These findings serve as a paradigm to understand the pathogenesis of NOD2-associated inflammatory diseases and clearly pave a way toward development of novel therapeutics.

Curcumin-Arteether Combination Therapy of Plasmodium berghei-Infected Mice Prevents Recrudescence Through Immunomodulation

Earlier studies in this laboratory have shown the potential of artemisinin-curcumin combination therapy in experimental malaria. In a parasite recrudescence model in mice infected with Plasmodium berghei (ANKA), a single dose of alpha, beta-arteether (ART) with three oral doses of curcumin prevented recrudescence, providing almost 95% protection. The parasites were completely cleared in blood with ART-alone (AE) or ART+curcumin (AC) treatments in the short-term, although the clearance was faster in the latter case involving increased ROS generation. But, parasites in liver and spleen were not cleared in AE or AC treatments, perhaps, serving as a reservoir for recrudescence. Parasitemia in blood reached up to 60% in AE-treated mice during the recrudescence phase, leading to death of animals. A transient increase of up to 2-3% parasitemia was observed in AC-treatment, leading to protection and reversal of splenomegaly. A striking increase in spleen mRNA levels for TLR2, IL-10 and IgG-subclass antibodies but a decrease in those for INF gamma and IL-12 was observed in AC-treatment. There was a striking increase in IL-10 and IgG subclass antibody levels but a decrease in INF gamma levels in sera leading to protection against recrudescence. AC-treatment failed to protect against recrudescence in TLR2(-/-) and IL-10(-/-) animals. IL-10 injection to AE-treated wild type mice and AC-treated TLR22/2 mice was able to prolong survival. Blood from the recrudescence phase in AE-treatment, but not from AC-treatment, was able to reinfect and kill naive animals. Sera from the recrudescence phase of AC-treated animals reacted with several parasite proteins compared to that from AE-treated animals. It is proposed that activation of TLR2-mediated innate immune response leading to enhanced IL-10 production and generation of anti-parasite antibodies contribute to protective immunity in AC-treated mice. These results indicate a potential for curcumin-based combination therapy to be tested for prevention of recrudescence in falciparum and relapse in vivax malaria.

Toll-Like Receptors 7, 8, and 9 Expression and Function in Primary Human Cervical Cancer Langerhans Cells Evidence of Anergy

Objective: Human papillomavirus oncoproteins E6 and E7 down modulate Toll-like receptor (TLR) 9 expression in infected keratinocytes. We explored the status of expression and function of TLR7, TLR8, and TLR9 in primary human Langerhans cells (LCs) isolated from cervical tumors. Methodology: Single-cell suspensions were made from fresh tissues of squamous cell carcinoma (International Federation of Gynecology and Obstetrics stage IB2); myeloid dendritic cells were purified using CD1c magnetic activated cell separation kits. Langerhans cells were further flow sorted into CD1a(+)CD207(+) cells. Acute monocytic leukemia cell line THP-1-derived LCs (moLCs) formed the controls. mRNA from flow-sorted LCs was reverse transcribed to cDNA and TLR7, TLR8, and TLR9 amplified. Monocyte-derived Langerhans cells and cervical tumor LCs were stimulated with TLR7, TLR8, and TLR9 ligands. Culture supernatants were assayed for interleukin (IL) 1 beta, IL-6, IL-10, IL-12p70, interferon (IFN) alpha, interferon gamma, and tumor necrosis factor (TNF) alpha by Luminex multiplex bead array. Human papillomavirus was genotyped. Results: We have for the first time demonstrated that the acute monocytic leukemia cell line THP-1 can be differentiated into LCs in vitro. Although these moLCs. expressed all the 3 TLRs, tumor LCs expressed TLR7 and TLR8, but uniformly lacked TLR9. Also, moLCs secreted IL-6, IL-1 beta, and tumor necrosis factor alpha to TLR8 ligand and interferon alpha in response to TLR9 ligand; in contrast, tumor LCs did not express any cytokine to any of the 3 TLR ligands. Human papillomavirus type 16 was one of the common human papillomavirus types in all cases. Conclusions: Cervical tumor LCs lacked TLR9 expression and were functionally anergic to all the 3: TLR7, TLR8, and TLR9 ligands, which may play a crucial role in immune tolerance. The exact location of block(s) in TLR7 and TLR8 signaling needs to be investigated, which would have important immunotherapeutic implications.

The Secreted Protein Rv1860 of Mycobacterium tuberculosis Stimulates Human Polyfunctional CD8(+) T Cells

We previously reported that Rv1860 protein from Mycobacterium tuberculosis stimulated CD4(+) and CD8(+) T cells secreting gamma interferon (IFN-gamma) in healthy purified protein derivative (PPD)-positive individuals and protected guinea pigs immunized with a DNA vaccine and a recombinant poxvirus expressing Rv1860 from a challenge with virulent M. tuberculosis. We now show Rv1860-specific polyfunctional T (PFT) cell responses in the blood of healthy latently M. tuberculosis-infected individuals dominated by CD8(+) T cells, using a panel of 32 overlapping peptides spanning the length of Rv1860. Multiple subsets of CD8(+) PFT cells were significantly more numerous in healthy latently infected volunteers (HV) than in tuberculosis (TB) patients (PAT). The responses of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from PAT to the peptides of Rv1860 were dominated by tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) and interleukin-10 (IL-10) secretions, the former coming predominantly from non-T cell sources. Notably, the pattern of the T cell response to Rv1860 was distinctly different from those of the widely studied M. tuberculosis antigens ESAT-6, CFP-10, Ag85A, and Ag85B, which elicited CD4(+) T cell-dominated responses as previously reported in other cohorts. We further identified a peptide spanning amino acids 21 to 39 of the Rv1860 protein with the potential to distinguish latent TB infection from disease due to its ability to stimulate differential cytokine signatures in HV and PAT. We suggest that a TB vaccine carrying these and other CD8(+) T-cell-stimulating antigens has the potential to prevent progression of latent M. tuberculosis infection to TB disease.

A Salmonella Typhimurium-Typhi genomic chimera: a model to study Vi polysaccharide capsule function in vivo.

The Vi capsular polysaccharide is a virulence-associated factor expressed by Salmonella enterica serotype Typhi but absent from virtually all other Salmonella serotypes. In order to study this determinant in vivo, we characterised a Vi-positive S. Typhimurium (C5.507 Vi(+)), harbouring the Salmonella pathogenicity island (SPI)-7, which encodes the Vi locus. S. Typhimurium C5.507 Vi(+) colonised and persisted in mice at similar levels compared to the parent strain, S. Typhimurium C5. However, the innate immune response to infection with C5.507 Vi(+) and SGB1, an isogenic derivative not expressing Vi, differed markedly. Infection with C5.507 Vi(+) resulted in a significant reduction in cellular trafficking of innate immune cells, including PMN and NK cells, compared to SGB1 Vi(-) infected animals. C5.507 Vi(+) infection stimulated reduced numbers of TNF-α, MIP-2 and perforin producing cells compared to SGB1 Vi(-). The modulating effect associated with Vi was not observed in MyD88(-/-) and was reduced in TLR4(-/-) mice. The presence of the Vi capsule also correlated with induction of the anti-inflammatory cytokine IL-10 in vivo, a factor that impacted on chemotaxis and the activation of immune cells in vitro.

Avaliação da função endotelial microvascular, da rigidez arterial e da resposta inflamatória sistêmica em pacientes submetidos a cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea

A Cirurgia de Revascularização do Miocárdio, realizada com o auxílio da Circulação Extracorpórea, está associada a alterações importantes na microcirculação e na produção e circulação de citocinas e marcadores inflamatórios. No presente estudo, foram avaliados 23 pacientes com indicação de Revascularização do Miocárdio, no dia do procedimento e 7 e 28 dias após a cirurgia. A microcirculação cutânea, enquanto reflexo da microcirculação coronariana, foi estudada através da hiperemia térmica e/ ou reativa pós oclusiva e da iontoforese de substâncias vasoativas por mecanismos dependentes e independentes do endotélio. A rigidez arterial foi aferida através da análise da onda de pulso digital. Foi avaliado ainda o impacto da doença e do procedimento cirúrgico sobre a produção e circulação sérica de citocinas e marcadores inflamatórios, tais como: PCR-HS, nitrito/ nitrato, IL-6, Il-7, IL-8, IL-10, IFN-γ, TNF-α e G-CSF. Foi observada uma tendência à redução da vasodilatação da microcirculação cutânea após a administração de doses acumulativas de acetilcolina (endotélio dependente) através da iontoforese de 7 e 28 dias após o procedimento cirúrgico. A hiperemia térmica foi mais pronunciada na avaliação basal do que aos 7 e 28 dias. A hiperemia reativa pós oclusiva não demonstrou alterações 7 dias após o procedimento. Aos 28 dias, houve um aumento da condutância microvascular cutânea. Quando avaliada a vasodilatação endotélio-independente (nitroprussiato de sódio), observamos aumento do fluxo microvascular cutâneo diretamente proporcional à carga/ dose aplicada, sem diferenças nos valores obtidos no basal e 7 e 28 dias após o procedimento. A rigidez arterial não apresentou alterações. A análise dos fatores inflamatórios e das citocinas demonstrou aumento marcante da IL-6 e da IL-8 após 7 dias do procedimento cirúrgico, com retorno parcial aos níveis basais da IL-6 e total da IL-8 após 28 dias. O IFN-γ, TNF-α e G-CSF apenas apresentaram níveis detectáveis na avaliação basal e IL-7 e IL-10 não demonstraram alterações significativas nos tempos avaliados. A PCR-HS demonstrou níveis mais elevados após 7 dias e retorno parcial aos níveis basais após 28 dias. O nitrito/ nitrato, após 7 dias, apresentou leve queda em sua concentração plasmática. Concluímos que a pequena diferença entre o valores obtidos entre o basal e após 7 dias do procedimento cirúrgico com a iontoforese de acetilcolina resulta em minimização do impacto endotelial e um valor constante deste dado após 28 dias, sugere recomposição fisiológica completa. Este resultado foi semelhante com a análise da hiperemia térmica e reativa pós oclusiva. As interleucinas IL-6 e IL-8, bem como a PCR-HS apresentaram comportamento correlacionável, refletindo a cinética inflamatória. A rigidez arterial não demonstrou alterações.

Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.

Technology for Single Cell Protein Analysis in Immunology and Cancer Prognostics

The first chapter of this thesis deals with automating data gathering for single cell microfluidic tests. The programs developed saved significant amounts of time with no loss in accuracy. The technology from this chapter was applied to experiments in both Chapters 4 and 5.

The second chapter describes the use of statistical learning to prognose if an anti-angiogenic drug (Bevacizumab) would successfully treat a glioblastoma multiforme tumor. This was conducted by first measuring protein levels from 92 blood samples using the DNA-encoded antibody library platform. This allowed the measure of 35 different proteins per sample, with comparable sensitivity to ELISA. Two statistical learning models were developed in order to predict whether the treatment would succeed. The first, logistic regression, predicted with 85% accuracy and an AUC of 0.901 using a five protein panel. These five proteins were statistically significant predictors and gave insight into the mechanism behind anti-angiogenic success/failure. The second model, an ensemble model of logistic regression, kNN, and random forest, predicted with a slightly higher accuracy of 87%.

The third chapter details the development of a photocleavable conjugate that multiplexed cell surface detection in microfluidic devices. The method successfully detected streptavidin on coated beads with 92% positive predictive rate. Furthermore, chambers with 0, 1, 2, and 3+ beads were statistically distinguishable. The method was then used to detect CD3 on Jurkat T cells, yielding a positive predictive rate of 49% and false positive rate of 0%.

The fourth chapter talks about the use of measuring T cell polyfunctionality in order to predict whether a patient will succeed an adoptive T cells transfer therapy. In 15 patients, we measured 10 proteins from individual T cells (~300 cells per patient). The polyfunctional strength index was calculated, which was then correlated with the patient's progress free survival (PFS) time. 52 other parameters measured in the single cell test were correlated with the PFS. No statistical correlator has been determined, however, and more data is necessary to reach a conclusion.

Finally, the fifth chapter talks about the interactions between T cells and how that affects their protein secretion. It was observed that T cells in direct contact selectively enhance their protein secretion, in some cases by over 5 fold. This occurred for Granzyme B, Perforin, CCL4, TNFa, and IFNg. IL- 10 was shown to decrease slightly upon contact. This phenomenon held true for T cells from all patients tested (n=8). Using single cell data, the theoretical protein secretion frequency was calculated for two cells and then compared to the observed rate of secretion for both two cells not in contact, and two cells in contact. In over 90% of cases, the theoretical protein secretion rate matched that of two cells not in contact.

A atividade da pterocarpanoquinona LQB 118 in vitro e in vivo em Leishmania braziliensis

As leishmanioses estão entre as mais importantes endemias brasileiras e encontram-se entre as doenças mais negligenciadas no mundo. O arsenal terapêutico disponível é restrito, tóxico, caro e em algumas situações ineficazes, devido ao surgimento de cepas resistentes do parasito. No Brasil são registrados anualmente mais de 20 mil casos de leishmaniose tegumentar e a Leishmania braziliensis é a principal espécie causadora das formas clínicas cutânea e mucosa. Portanto tornam-se importantes estudos que conduzam ao desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a atividade da pterocarpanoquinona denominada LQB118 sobre Leishmania braziliensis in vitro e in vivo usando hamsters como modelo experimental. O efeito antiparasitário foi avaliado sobre o crescimento in vitro das formas promastigotas e sobre amastigotas intracelulares em macrófagos peritoneais de camundongos. Para avaliar o modo ação in vitro foi investigada a indução de apoptose usando marcação por TUNEL e Anexina V-FITC. O efeito sobre a modulação da ativação de macrófagos murinos foi analisada pela dosagem de óxido nítrico (reagente de Griess) e de citocinas IL-12, TNF-alfa e IL-10 (por ELISA) nos sobrenadantes de macrófagos. In vivo a atividade terapêutica da LQB 118 foi estudada em grupos de hamsters infectados com L.braziliensis na pata, tratados com a LQB118 pelas vias intralesional (100M/3x/semana) ou oral (0,5mg/5x/semana) após 7 dias de infecção durante oito semanas. A ação terapêutica foi analisada através do tamanho da lesão. A resposta imune foi avaliada durante o tratamento, pela resposta de hipersensibilidade tardia (DTH) ao antígeno total de L. braziliensis. A ação da LQB118 in vitro foi dose-dependente tanto na forma promastigota inibindo 45%, 64,7% e 99,95%, quanto nas amastigotas intracelulares 22%, 72% e 81% nas concentrações de 5M, 10M e 20M, respectivamente para ambas as formas evolutivas. A LQB118 foi capaz de induzir a externalização de fosfatidilserina em promastigotas (18,57% das células incubadas por 24 h e em 25,79% de células tratadas por 48h) e também promoveu aumento da fluorescência nas duas formas evolutivas da Leishmania quando comparadas aos controles, demonstrando a indução de fragmentação do DNA do parasito. Esta substância também foi capaz de modular a resposta dos macrófagos infectados por 24 horas aumentando de forma dose-dependente a IL-12 e NO, mantendo constante TNF-α. In vivo, na sétima semana de tratamento, observamos uma redução significativa do tamanho das lesões nos animais tratados com LQB 118 intralesional (p<0, 001) e no grupo tratado pela via oral (p<0,05) quando comparado com o controle. Estes resultados demonstram que a atividade anti-Leishmania da LQB118 é direta sobre o parasito pela indução de morte por apoptose, apresentando também uma ação moduladora da resposta dos macrófagos contribuindo para ação leishmanicida, sem alterar a morfologia da célula hospedeira e que a LQB 118 apresenta uma atividade terapêutica no modelo hamster e pode ser uma importante molécula para o desenvolvimento de um novo fármaco.

Impacto da exposição fetal ao HIV-1 na função das células T e das células dendríticas de neonatos não infectados

A síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), causada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV), é uma das epidemias mais impactantes do milênio e, desde o início, o número de mulheres jovens infectadas vem aumentando vertiginosamente, principalmente nos países em desenvolvimento onde muitas destas engravidam precocemente. Apesar da grande maioria dos casos de AIDS pediátrico no mundo resultar da transmissão vertical, aproximadamente dois terços dos neonatos expostos ao HIV durante a vida fetal não são contaminados. Neste sentido, seguindo as recomendações do consenso brasileiro (Ministério da Saúde), toda criança cuja transmissão vertical tenha sido descartada laboratorialmente não necessita de acompanhamento ambulatorial particularizado. Entretanto, resultados anteriores obtidos pelo nosso grupo demonstraram que, gestantes infectadas pelo HIV-1 que não controlam a carga viral plasmática (CVP), apresentam níveis elevados de citocinas inflamatórias e, no presente estudo, resultados revelam que neonatos não-infectados nascidos dessas gestantes apresentam anormalidades imunofuncionais no compartimento das células T do cordão umbilical quando expostos in vitro a ativadores policlonais, mas não aos antígenos do HIV-1. Ademais, quando comparada a neonatos não expostos, a ativação in vitro das células T de neonatos expostos ao HIV-1 com anti-CD3/anti-CD28 induziu a produção de níveis elevados de IL-17 e reduzidos de IL-10. Interessantemente, essa tendência das células T em secretar IL-17 parece estar relacionada à liberação de níveis elevados de IL-23 pelas células dendríticas derivadas de monócitos do sangue do cordão umbilical estimuladas com lipopolissacarídeo bacteriano. Uma ausência de sensibilização uterina aos antígenos do HIV-1 sugere que essas alterações possam traduzir um efeito adverso da produção elevada de citocinas inflamatórias maternas sobre o sistema imune do neonato, o que pode desequilibrar os eventos envolvidos na maturação e homeostasia imune fetal e neonatal, favorecendo o predomínio de fenótipos Th anômalos, tal como Th17. Essa hiper-responsividade das células Th17 pode vir a comprometer não apenas a capacidade da criança em responder de forma adequada a diferentes estímulos antigênicos ao longo de sua vida, como também pode torná-la mais suscetível a desordens imunomediadas

O envolvimento do estresse oxidativo e nitrosativo em modelo de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) induzido por elastase

Esse estudo buscou investigar o papel do estresse oxidativo e nitrosativo no enfisema pulmonar induzido por elastase. Foram utilizados camundongos machos C57BL/6 submetidos a dois modelos de indução do enfisema por elastase pancreática suína (PPE): intratraqueal (i.t.) e intranasal (i.n.). No modelo intratraqueal a PPE foi instilada nas doses de 0,05 U ou 0,5 U/camundongo para avaliação temporal do enfisema 7, 14 e 21 dias após instilação de PPE. Em outra etapa, o papel da iNOS foi avaliado através da sua inibição farmacológica por aminoguanidina (AMG) 1% na água de beber ou pela sua exclusão genética em camundongos deficientes em iNOS que tiveram o enfisema induzido por 0,5 U PPE i.t. após 21 dias. No modelo intranasal a dose de PPE foi 3 U/camundongo para avaliação temporal do enfisema (1, 7, 14 e 21 dias após PPE). O papel do estresse oxidativo e nitrosativo foi avaliado com diferentes tratamentos antioxidantes na água de beber: tempol, apocinina+alopurinol, n-acetilcisteína, vitamina C+E, e aminoguanidina durante os 21 dias de indução do enfisema. Os grupos controles foram submetidos à instilação de salina. Lavado broncoalveolar, imunoensaios, análises bioquímicas de estresse oxidativo e ensaios morfométricos foram realizados nos pulmões dos animais. O enfisema foi histologicamente alcançado em 21 dias após 0,5 U PPE i.t., evidenciado pelo aumento do diâmetro alveolar médio Lm e da densidade de volume dos espaços alveolares - Vvair em comparação ao grupo controle. TNF-α foi aumentado em 7 e 14 dias após 0,5 U PPE comparados ao controle, concomitante com a redução de IL-10 nos mesmos períodos, comparados ao controle. O estresse oxidativo foi observado na fase inicial do enfisema, com aumento dos níveis de nitrito, TBARS e superóxido dismutase no grupo 7 dias após 0,5 U PPE (i.t.) quando comparados ao controle ao passo que no modelo intranasal as alterações típicas do estresse foram vistas no grupo 1 dia após 3 U de PPE. Atividade da glutationa peroxidase foi aumentada em todos os grupos PPE (i.t.). A exposição à 0,5 U PPE induziu o aumento da iNOS, eNOS e nitrotirosina, sendo revertido no grupo PPE+AMG. Os animais tratados com AMG 1% e os deficientes em iNOS tiveram o enfisema atenuado histologicamente, mantendo o Lm e o Vvair semelhantes ao grupo controle. Os grupos tratados com n-acetilcisteína e aminoguanidina no modelo i.n. tiveram redução do Lm quando comparados ao grupo PPE. Esses resultados sugerem que as vias de estresse oxidativo e nitrosativo são disparadas pela produção de óxido nítrico via iNOS no enfisema pulmonar. A modulação da iNOS parece uma estratégia promissora no estabelecimento do enfisema pulmonar

Consumo de óleo de peixe na resposta inflamatória em ratos submetidos a esplenectomia total isolada ou combinada com autoimplante esplênico e à indução de sepse abdominal

Em órgãos potencialmente importantes na resposta imune, como o baço, alternativas como o autoimplante de segmentos esplênicos, quando a esplenectomia total torna-se necessária, e a utilização de nutrientes com funcionalidade imunomoduladora vêm sendo estudadas, objetivando minimizar o efeito pró-inflamatório persistente da sepse abdominal. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do consumo de óleo de peixe na modulação da resposta inflamatória em animais submetidos a esplenectomia total isolada ou combinada com autoimplante esplênico e à indução de sepse abdominal, verificando a possível otimização na resposta pró-inflamatória e a regeneração funcional do autoimplante. Utilizamos 64 ratos machos da linhagem Wistar, com peso variando entre 140-200 g, aleatoriamente distribuídos em oito grupos: quatro grupos-controle (100% óleo de soja) e quatro grupos-intervenção (35% de óleo de peixe), cada um com oito animais. Os dos grupos-controle (animais alimentados com ração purificada, segundo AIN-93, com conteúdo lipídico constituído por 100% óleo de soja) foram: I sem intervenção cirúrgica e, 16 semanas após, submetidos à indução de sepse abdominal; II esplenectomia total isolada e, 16 semanas após, submetidos à indução de sepse abdominal; III esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico e, 16 semanas após, submetidos à indução de sepse abdominal; e IV esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico e, oito semanas após, submetidos à indução de sepse abdominal. Os dos grupos-intervenção (V a VIII) foram submetidos a procedimentos similares aos executados nos grupos I a IV, respectivamente, sendo a única modificação fundamentada na substituição de 35% do conteúdo lipídico da alimentação dos animais por óleo de peixe. Todos os animais foram submetidos a sepse induzida por ligadura e perfuração cecal (CLP). Coletamos amostras sanguíneas de todos os animais antes da indução da sepse (período 1) e 2 e 4 horas (períodos 2 e 3) após a indução da sepse abdominal. Verificou-se, a cada três dias, massa corporal (MC) e ingestão alimentar (IA). Analisamos as citocinas INF-γ, IL-6 e IL-10 por meio da tecnologia Luminex. Utilizamos o teste T de Student para análise estatística, considerando significativo com p≤0,05. Os dos grupos V, VI e VIII apresentaram maior consumo alimentar que seus controles. Os do grupo V apresentaram menores concentrações de IFN-γ em todos os períodos e maior IL-10 nos períodos 2 e 3. Os do grupo VI apresentaram menores concentrações de todas as citocinas: IFN-γ nos períodos 2 e 3; IL-6 nos períodos 1 e 2; e maior IL-10 nos períodos 1 e 2. Os do grupo VIII apresentaram menor IFN-γ no período 3, IL-6 no período 2, e maior IL-10 no período 1. Não observou-se diferenças nos do grupo VII em nenhuma das citocinas estudadas. Este estudo demonstrou que a utilização do óleo de peixe em pequena dose, consumido cronicamente, como parte do teor lipídico total da dieta e não de forma suplementar, é capaz de manter a massa corporal adequada e reduzir a resposta inflamatória à sepse abdominal induzida por CLP, aumentando a IL-10 plasmática em ratos que não sofreram intervenção cirúrgica, e parece favorecer a regeneração funcional precoce do autoimplante esplênico.

Avaliação da resposta imune a Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans em pacientes com neuromielite óptica e sua correlação com o grau de incapacidade neurológica

A Neuromielite Óptica (NMO), anteriormente considerada como um subtipo de Esclerose Múltipla, é uma doença autoimune, inflamatória do sistema nervoso central, na qual o sistema imune ataca a mielina dos neurônios localizados nos nervos ópticos e medula espinhal, produzindo, então, mielite e neurite óptica simultânea ou sequenciais. A patogênese da neuromielite óptica é influenciada pela combinação de fatores genéticos e ambientais, incluindo agentes infecciosos. Diferentes doenças infecciosas podem tanto desencadear como exacerbar a autoimunidade. Portanto, o objetivo do presente estudo foi de analisar a responsividade imune in vitro a Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans em pacientes com NMO recorrente-remitente, e a correlacionar ao nível de incapacidade neurológica. Nesse contexto, a extensão da linfoproliferação e perfil de citocinas em resposta a S. aureus e C. albicans, em culturas de células mononucleares do sangue periférico (CMSP) foram similares entre pacientes com NMO e indivíduos saudáveis. Entretanto, maior proliferação de células T associada à elevada liberação de IL-1β, IL-6 e IL-17 foi observada em culturas de células derivadas de pacientes com NMO quando estimuladas com E. coli. Ademais, nessas culturas, a produção de IL-10 foi significativamente menor quando comparada ao grupo controle. Ensaios conduzidos em culturas de CMSP depletadas de diferentes subtipos de linfócitos demonstraram que, enquanto células T CD4+ e T CD8+ produzem IL-6 em resposta a E. coli, a produção de IL-17 foi praticamente restrita às células T CD4+. Os níveis de IL-6 e IL-17 in vitro induzidos por E. coli foram correlacionados positivamente às incapacidades neurológicas. Essa maior tendência a produzir citocinas relacionadas ao perfil Th17 foi diretamente associada aos níveis de IL-23 produzidos por monócitos ativados com LPS. De modo interessante, níveis elevados de LPS foram quantificados no plasma de pacientes com NMO e estes foram correlacionados aos níveis plasmáticos de IL-6. Em conclusão, nossos resultados sugerem que uma maior responsividade a E. coli poderia estar envolvida na patogênese da NMO. Esse tipo de investigação é muito importante pois inibidores da ligação ou sinalização do TLR poderiam ser considerados terapias com grande potencial como adjuvantes no tratamento de pacientes com NMO.