Influência da infecção por Yersinia enterocolitica na modulação de macrófagos M1 e M2 em camundongos suscetíveis e resistentes

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Análise dos macrófagos M1 e M2 durante a infecção por Sporothrix schenckii em modelo murino

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Macrophages as biomarkers in BCG treatment response in bladder cancer

Bladder cancer is a common urologic cancer and the majority has origin in the urothelium. Patients with intermediate and high risk of recurrence/progression bladder cancer are treated with intravesical instillation with Bacillus Calmette-Guérin, however, approximately 30% of patients do not respond to treatment. At the moment, there are no accepted biomarkers do predict treatment outcome and an early identification of patients better served by alternative therapeutics. The treatment initiates a cascade of cytokines responsible by recruiting macrophages to the tumor site that have been shown to influence treatment outcome. Effective BCG therapy needs precise activation of the Th1 immune pathway associated with M1 polarized macrophages. However, tumor-associated macrophages (TAMs) often assume an immunoregulatory M2 phenotype, either immunosuppressive or angiogenic, that interfere in different ways with the BCG induced antitumor immune response. The M2 macrophage is influenced by different microenvironments in the stroma and the tumor. In particular, the degree of hypoxia in the tumors is responsible by the recruitment and differentiation of macrophages into the M2 angiogenic phenotype, suggested to be associated with the response to treatment. Nevertheless, neither the macrophage phenotypes present nor the influence of localization and hypoxia have been addressed in previous studies. Therefore, this work devoted to study the influence of TAMs, in particular of the M2 phenotype taking into account their localization (stroma or tumor) and the degree of hypoxia in the tumor (low or high) in BCG treatment outcome. The study included 99 bladder cancer patients treated with BCG. Tumors resected prior to treatment were evaluated using immunohistochemistry for CD68 and CD163 antigens, which identify a lineage macrophage marker and a M2-polarized specific cell surface receptor, respectively. Tumor hypoxia was evaluated based on HIF-1α expression. As a main finding it was observed that a high predominance of CD163+ macrophage counts in the stroma of tumors under low hypoxia was associated with BCG immunotherapy failure, possibly due to its immunosuppressive phenotype. This study further reinforces the importance the tumor microenvironment in the modulation of BCG responses.

Infección de macrófagos con virus encefalitis saint louis: efecto sobre el fenotipo celular y la apoptosis (Programa: enfermedades transmisibles y emergentes).

El Virus Encefalitis Saint Louis (VESL)es un virus neurotrópico que puede provocar en humanos encefalitis, meningitis y cefalea febril. Estudios epidemiológicos demostraron la circulación del virus en Argentina, reportándose el primer brote de encefalitis en Sud-América en Córdoba en el 2005. Los macrófagos tienen un rol muy importante en la patogénesis de las infecciones virales. Estas células son permisivas para la replicación y reservorio viral. Reconocen a los virus mediante receptores de reconocimiento de patrones, incluidos los receptores Toll-like, lo que genera la producción de moléculas antivirales y citoquinas pro-inflamatorias. Los macrófagos expresan diferentes fenotipos según el microambiente tisular y el estímulo externo. Se reconocen los macrófagos activados clásicamente (M1) que liberan citoquinas pro-inflamatorias y los macrófagos activados alternativamente (M2) que producen IL-10 y factor transformante del crecimiento. Como parte de la respuesta del macrófago a la infección viral, prolifera, se diferencia y muere. La apoptosis es un mecanismo de muerte que limita la actividad del macrófago activado. La interacción virus-macrófago ha sido analizada con numerosos tipos de virus. Sin embargo, existe escasa información sobre el impacto de VESL sobre la respuesta inmune innata. La emergencia de esta virosis en nuestro medio amerita abordar distintos aspectos de la respuesta inmune en esta infección. Este proyecto tiene como objetivo estudiar la interacción VESL-macrófago para esclarecer el rol del fenotipo celular y su relación con la depuración viral. Además, analizar la naturaleza y el tenor de los inmunomoduladores liberados y el papel de la apoptosis de los macrófagos en esta infección.

Investigação do papel de SIGIRR/IL-1R8 no crosstalk entre células tumorais e o infiltrado leucocitário

Células tumorais desenvolvem diversas estratégias para escapar da identificação e eliminação pelo sistema imune. Dessa forma, a investigação dos mecanismos envolvidos na comunicação celular no microambiente tumoral e na desregulação local do sistema imune é crítica para uma melhor compreensão da progressão da doença e para o desenvolvimento de alternativas terapêuticas mais eficazes. Nós aqui demonstramos que SIGIRR/IL-1R8, um importante regulador negativo de receptores de Interleucina-1 (ILRs) e receptores do tipo Toll (TLRs), apresenta expressão aumentada em uma linhagem celular epitelial mamária transformada pela superexpressão do oncogene HER2 e em tumores primários de mama, e promove o crescimento tumoral e metástase através da modulação da inflamação associada ao câncer e da atenuação da resposta imune antitumoral. Observamos que IL-1R8 tem sua expressão correlacionada com HER2 em tecidos mamários e sua alta expressão é fator de pior prognóstico em câncer de mama de baixo grau. Notavelmente, níveis aumentados de IL-1R8 foram observados especialmente nos subtipos HER2+ e Luminais de tumores de mama, e sua expressão aumentada em células epiteliais de mama transformadas por HER2 diminui a ativação da via de NF-κB e a expressão de diferentes citocinas pro-inflamatórias (IL-6, IL-8, TNF, CSF2, CSF3 e IFN-β1). Meio condicionado de células transformadas por HER2, mas não de variantes celulares com o gene IL-1R8 silenciado, induz a polarização de macrófagos para o fenótipo M2 e inibe a ativação de células NK. Em um modelo murino transgênico de tumorigênese espontânea mediada por HER2, MMTV-neu, verificamos que a deficiência de IL-1R8 (IL-1R8-/-neu) retardou o aparecimento de tumores e reduziu a incidência, a carga tumoral e a disseminação metastática. Contudo, não foram observadas diferenças significativas no crescimento tumoral quando animais IL-1R8-/-neu receberam medula óssea de animais IL-1R8+/+, confirmando um papel importante da expressão de IL-1R8 em células não hematopoiéticas na tumorigênese da mama. Tumores IL-1R8+/+neu apresentaram maiores níveis de citocinas pró-inflamatórias como IL-1β e VEGF, e menores níveis da citocina imunomodulatória IFN-γ. Além disso, tumores que expressavam IL-1R8 apresentaram menor infiltrado de células NK maduras, células dendríticas (DCs) e linfócitos T-CD8+ e um maior infiltrado de macrófagos M2 e linfócitos T-CD4+. Coletivamente, esses resultados indicam que a expressão de IL-1R8 em tumores de mama pode representar um novo mecanismo de escape da resposta imune e suportam IL-1R8 como potencial alvo terapêutico.

Eferocitose na presença de PAMP estimula ativação de macrófagos de perfil misto M1/M2

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Participação de macrófagos M1, M2, MHC e da utrofina na distrofia muscular progressiva de cães

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

The surface accessibility of the glycine receptor M2-M3 loop is increased in the channel open state

Mutations in the extracellular M2-M3 loop of the glycine receptor (GlyR) alpha1 subunit have been shown previously to affect channel gating. In this study, the substituted cysteine accessibility method was used to investigate whether a structural rearrangement of the M2-M3 loop accompanies GlyR activation. All residues from R271C to V277C were covalently modified by both positively charged methanethiosulfonate ethyltrimethylammonium (MTSET) and negatively charged methanethiosulfonate ethylsulfonate (MTSES), implying that these residues form an irregular surface loop. The MTSET modification rate of all residues from R271C to K276C was faster in the glycine-bound state than in the unliganded state. MTSES modification of A272C, L274C, and V277C was also faster in the glycine-bound state. These results demonstrate that the surface accessibility of the M2-M3 loop is increased as the channel transitions from the closed to the open state, implying that either the loop itself or an overlying domain moves during channel activation.

A single beta subunit M2 domain residue controls the picrotoxin sensitivity of alpha beta heteromeric glycine receptor chloride channels

This study investigated the residues responsible for the reduced picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromeric glycine receptor relative to the alpha homomeric receptor. By analogy with structurally related receptors, the beta subunit M2 domain residues P278 and F282 were considered the most likely candidates for mediating this effect. These residues align with G254 and T258 of the alpha subunit. The T258A, T258C and T258F mutations dramatically reduced the picrotoxin sensitivity of the alpha homomeric receptor. Furthermore, the converse F282T mutation in the beta subunit increased the picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromeric receptor. The P278G mutation in the beta subunit did not affect the picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromer. Thus, a ring of five threonines at the M2 domain depth corresponding to alpha subunit T258 is specifically required for picrotoxin sensitivity. Mutations to alpha subunit T258 also profoundly influenced the apparent glycine affinity. A substituted cysteine accessibility analysis revealed that the T258C sidechain increases its pore exposure in the channel open state. This provides further evidence for an allosteric mechanism of picrotoxin inhibition, but renders it unlikely that picrotoxin las an allosterically acting 'competitive' antagonist) binds to this residue.

Efeito da mitomicina C na secreção de fator estimulador de granulócitos macrófagos e interleucina-5 em cultura de estroma de pólipos nasais eosinofílicos

O estudo de fatores teciduais, como a concentração de fator estimulador de colônias de macrófagos (GM-CSF) e interleucina 5 (IL-5), aponta para os mecanismos envolvidos na manutenção da eosinofilia em pólipos nasossinusais eosinofílicos. A mitomicina C (MMC) tem sido utilizada com bons resultados em otorrinolaringologia. OBJETIVO: Este estudo teve como objetivo avaliar a ação da Mitomicina C sobre a secreção de GM-CSF e IL-5 em pólipos eosinofílicos. FORMA DE ESTUDO: caso-controle. MATERIAL E MÉTODO: O estudo foi comparativo experimental autopareado, com amostras de pólipos biopsiados de pacientes portadores de polipose nasossinusal eosinofílica. Os fragmentos semeados como grupo experimental receberam mitomicina C por 5 minutos na dosagem de 400microg/ml e então lavadas em meio RPMI. Nos tempos zero, 12 e 24 horas, o sobrenadante foi retirado para determinação dos níveis de GM-CSF em 22 pacientes e IL-5, em 19 pacientes, utilizando o método de ELISA. RESULTO: Diminuição de secreção de GM-CSF nos grupos tratados com mitomicina C no tempo 24h (p<= 0,05); no grupo tratado houve expressão significativa de GM-CSF entre zero e 12 horas (p=0,013) demonstrando a viabilidade da cultura igualmente ao grupo não tratado; tendência à queda dos níveis de IL-5 no grupo tratado em 24h. CONCLUSÃO: O estudo demonstrou que a mitomicina C foi capaz de inibir a síntese de GM-CSF em culturas de pólipos nasais eosinofílicos e com provável ação sobre a secreção de IL-5, necessitando de estudos complementares.

The predominance of M2-polarized macrophages in the stroma of low-hypoxic bladder tumors is associated with BCG immunotherapy failure

OBJECTIVE: Bacillus Calmette-Guérin (BCG) immunotherapy is the gold standard treatment for superficial bladder tumors with intermediate/high risk of recurrence or progression. However, approximately 30% of patients fail to respond to the treatment. Effective BCG therapy needs precise activation of the type 1 helper cells immune pathway. Tumor-associated macrophages (TAMs) often assume an immunoregulatory M2 phenotype and may directly interfere with the BCG-induced antitumor immune response. Thus, we aim to clarify the influence of TAMs, in particular of the M2 phenotype in stroma and tumor areas, in BCG treatment outcome. PATIENTS AND METHODS: The study included 99 patients with bladder cancer treated with BCG. Tumors resected before treatment were evaluated using immunohistochemistry for CD68 and CD163 antigens, which identify a lineage macrophage marker and a M2-polarized specific cell surface receptor, respectively. CD68+ and CD163+ macrophages were evaluated within the stroma and tumor areas, and high density of infiltrating cells spots were selected for counting. Hypoxia, an event known to modulate macrophage phenotype, was also assessed through hypoxia induced factor (HIF)-1α expression. RESULTS: Patients in whom BCG failed had high stroma-predominant CD163+ macrophage counts (high stroma but low tumor CD163+ macrophages counts) when compared with the ones with a successful treatment (71% vs. 47%, P = 0.017). Furthermore, patients presenting this phenotype showed decreased recurrence-free survival (log rank, P = 0.008) and a clear 2-fold increased risk of BCG treatment failure was observed in univariate analysis (hazard ratio = 2.343; 95% CI: 1.197-4.587; P = 0.013). Even when adjusted for potential confounders, such as age and therapeutic scheme, multivariate analysis revealed 2.6-fold increased risk of recurrence (hazard ratio = 2.627; 95% CI: 1.340-5.150; P = 0.005). High stroma-predominant CD163+ macrophage counts were also associated with low expression of HIF-1α in tumor areas, whereas high counts of CD163+ in the tumor presented high expression of HIF-1α in tumor nests. CONCLUSIONS: TAMs evaluation using CD163 is a good indicator of BCG treatment failure. Moreover, elevated infiltration of CD163+ macrophages, predominantly in stroma areas but not in the tumor, may be a useful indicator of BCG treatment outcome, possibly owing to its immunosuppressive phenotype.

Interação entre Trypanosoma cruzi e macrófagos: diferenças entre tripomastigotas sangüí-colas e de cultivo de tecidos

Macrófagos obtidos do peritoneo de camundongos após estímulo, com peptona, foram cultivados em lamínulas, infectados com tripomastigotas das cepas F e Y de T. cruzi, obtidos de cultivo de tecidos ou do sangue de camundongos infectados. Os parasitas, obtidos de cultivo de tecidos, tanto da cepa Y como os da cepa F, são interiorizados por macrófagos em proporção muito mais elevada do que os sanguícolas. Parasitas de cultivo de tecidos incubados com soro de camundongos normais, ou soro híperimune específico em diluição sub-aglutinante, comportam-se essencialmente como parasitas não opsonizados. Foram observadas diferenças a nível ultraestrutural na fase inicial de interação entre macrófagos e tripomastigotas das duas origens. Após 30 minutos, tripomastigotas de cultivo de tecidos localizam-se em agrupamentos na área de contato com os macrófagos. Enquanto os tripomastigotas sanguícolas estão na maioria das vezes no interior de vacúolos fagocíticos largos, após 3 horas de interação os tripomastigotas de cultura situam-se em um único vacúolo estreito. Tanto as formas de cultivo de tecidos quanto os tripomastigotas sanguícolas da cepa Y multiplicam-se em macrófagos; os tripomastigotas sanguícolas da cepa F são destruídos no interior da célula hospedeira, enquanto os tripomastigotas de cultivo de tecidos desta cepa são capazes de multiplicar-se.

Caracterização dos macrófagos presentes nas lesões cutâneas da hanseníase: estudo por monoclonais

As lesões cutâneas de 16 pacientes com hanseníase foram estudadas por imunofluorescência com anticorpos monoclonais anti-monócitos (OKM1 e anti-MO) e anti-Ia (OKIa). Foi avaliada a atividade de fosfatase ácida utilizando-se naftol AS-B1 fosfato como substrato. Os macrófagos parecem constituir uma população heterogênea em relação aos antigenos estudados neste trabalho e quanto a atividade enzimática. Em todas as formas estudadas um grande número de células eram OKIa positivas.

Caracterização de estirpes de Mycobacterium bovis: estudos de crescimento e de interacção com macrófagos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Thomsen-Friedenreich antigens in bladder cancer: evaluation of their prognostic value

RESUMO: Introdução. O cancro de bexiga é uma patologia comum que representa o 6° e o 5° cancro mais incidente em Portugal e na Itália, respetivamente. Em mais de metade dos casos ocorre reincidência durante o primeiro ano, requerendo acompanhamento clínico ao longo da vida. A instilação intravesical de Bacillus Calmette-Guérin (BCG) (uma estirpe atenuada do Mycobacterium bovis) representa uma imunoterapia eficaz no combate ao cancro de bexiga, no entanto, muitos aspetos da interação de BCG com as células tumorais bem como com as células do sistema imunitário permanecem por desvendar. As células tumorais de bexiga expressam frequentemente as formas sialiladas dos antigénios de Thomsen-Friedenreich (TF), i.e., sialil-T (sT) e sialil-Tn (sTn). Contudo ainda se desconhece o significado da sua expressão na malignidade tumoral e se afeta a eficácia da terapêutica BCG. Objetivo do estudo. Investigar o papel dos antigénios sT e sTn no fenótipo maligno de células de cancro de bexiga bem como na resposta mediada pelo sistema imunitário à terapia com BCG. Metodologia. Para tal, foram utilizadas as linhas celulares de cancro da bexiga HT1376 e MCR, geneticamente modificadas por transdução com vetores codificantes para as sialiltransferases ST3GAL1 ou ST6GALNAC1, de forma a expressar homogeneamente os antigénios sT ou sTn respetivamente. Estes modelos celulares foram estudados após confronto com BCG. O nível de BCG internalizado foi avaliado por citometria de fluxo. O perfil global de expressão genética dos modelos celulares antes e após incubação com BCG foi analisado pela tecnologia de microarray. O perfil de citocinas secretadas pelos modelos celulares após incubação com BCG, bem como de macrófagos estimulados pelo secretoma de células de cancro de bexiga que por sua vez foram estimuladas previamente por BCG, foi estudado pelo sistema multiplex de “imuno-esferas”. Resultados. A análise do transcritoma dos modelos celulares revelou que grupos de genes envolvidos em funções específicas foram modulados em paralelo nos dois modelos celulares, após transdução, independentemente da sialiltransferase expressa. Ou seja, em células que expressavam a sialiltransferase ST3GAL1 ou ST6GALNAC1, os genes envolvidos na regulação da segregação cromossómica e na reparação do DNA foram consistentemente regulados negativamente. Genes descritos na literatura como marcadores para o cancro de bexiga foram também modulados. A incubação com BCG resultou numa tendência ao aumento da expressão de genes relevantes na preservação e estabilidade genómica e menor malignidade, no entanto, apenas em células que expressavam sT ou sTn. Entre as dez citocinas testadas, apenas a IL-6 e IL-8 foram expressas pelas linhas celulares de cancro da bexiga, com indução destas após estimulação com BCG, e principalmente em células que expressavam ST3GAL1 ou ST6GALNAC1. Em macrófagos, citocinas inflamatórias, tais como IL-1β, IL-6 e TNFα, e a citocina anti-inflamatória IL-10, foram induzidas apenas pelo secretoma de células de cancro da bexiga confrontadas com BCG, com maior relevância quando estas expressavam ST3GAL1 ou ST6GALNAC1, prevendo a estimulação de macrófagos semelhantes aos de tipo M1 e uma melhor resposta à terapia com BCG. Conclusões. O efeito geral da expressão destas sialiltransferases e dos produtos enzimáticos sT ou sTn nas células de cancro de bexiga conduz a um fenótipo de maior malignidade. Contudo, a maior avidez de estas na produção de citocinas inflamatórias após confronto com BCG, bem como a maior capacidade de estimulação de macrófagos, predirá uma resposta à terapia com BCG mais eficaz em tumores que expressem os antigénios de TF sialilados. Tais conclusões são totalmente concordantes com os nossos mais recentes dados clínicos obtidos em colaboração, que mostram que em doentes com cancro de bexiga que expressam sTn respondem melhor a terapia BCG. ----------ABSTRACT: Background. Bladder cancer is a common malignancy representing the 6th and the 5th most incident cancer in Portugal and in Italy, respectively. More than half of the cases relapse within one year, requiring though a lifelong follow-up. Intravesical instillation of Bacillus Calmette-Guérin (BCG) (an attenuated strain of Mycobacterium bovis) represents an effective immunotherapy of bladder cancer, although many aspects of the interaction of BCG with cancer cells and host immune cells remain obscure. Bladder cancer cells often express the sialylated forms of the Thomsen-Friedenreich (TF), i.e., sialil-T (sT) e sialil-Tn (sTn). However, it’s still unknown the sense of such expression in tumour malignancy and in the BCG therapy efficacy. Aim of the study. To investigate the role of the sT and sTn antigens on the malignant phenotype of bladder cancer cells and the immune mediated response to BCG therapy. Experimental. We have utilized populations of the bladder cancer cell lines HT1376 and MCR, genetically modified by transduction with the sialyltransferases ST3GAL1 or ST6GALNAC1 to express homogeneously sT or sTn antigens. The level of BCG internalized was assessed by flow cytometry. The whole gene expression profile of BCG-challenged or unchallenged bladder cancer cell lines was studied by microarray technology. The profile of cytokines secreted by BCG-challenged bladder cancer cells and that of macrophages challenged by the secretome of BCG-challenged bladder cancer cells was studied by multiplex immune-beads assay. Results. Transcriptome analysis of the sialyltransferase-transduced cells revealed that groups of genes involved in specific functions were regulated in parallel in the two cell lines, regardless the sialyltransferase expressed. Namely, in sialyltransferase-expressing cells, genes involved in the proper chromosomal segregation and in the DNA repair were consistently down-regulated, while genes reported in literature as markers for bladder cancer were modulated. BCG-challenging induced a tendency to up-regulation of the genes preserving genomic stability and reducing malignancy, but only in cells expressing either sT or sTn. Among the ten cytokines tested, only IL-6 and IL-8 were expressed by bladder cancer cell lines and up-regulated by BCG-challenging, mainly in sialyltransferases-expressing cells. In macrophages, inflammatory cytokines, such as IL-1β, IL-6 and TNFα, and the antinflammatory IL-10 were induced only by the secretome of BCG-challenged bladder cancer cells, particularly when expressing either sialyltransferase, predicting the stimulation of M1-like macrophages and a better response to BCG therapy. Conclusions. The general effect of the expression of the two sialyltransferases and their products in the bladder cancer cells is toward a more malignant phenotype. However, the stronger ability of sialyltransferase expressing cells to produce inflammatory cytokines upon BCG-challenging and to stimulate macrophages predicts a more effective response to BCG in tumours expressing the sialylated TF antigens. This is fully consistent with our recent clinical data obtained in collaboration, showing that patients with bladder cancer expressing sTn respond better to BCG therapy.