pmid: "30341146"
title: "Glicanos para o bem."
authors: "Kaiser KA, Arpaia N"
journal: "Science immunology"
pubdate: "2018 Oct 19"
doi: "10.1126/sciimmunol.aav1041"
source: "PMC Full Text"
Glicanos para o bem.
Autores
Kaiser KA, Arpaia N
Periodico
Science immunology (2018 Oct 19)
Conteudo
Glicanos para o bem
A bactéria comensal intestinal Bifidobacterium bifidum promove tolerância imunológica ao facilitar a indução de células T reguladoras no cólon.
A colonização das barreiras mucosas por micróbios comensais é importante para o desenvolvimento e condicionamento do sistema imunológico do hospedeiro. No trato gastrointestinal de mamíferos, as comunidades bacterianas residentes também podem apoiar o metabolismo do hospedeiro por meio da digestão de carboidratos complexos, síntese de vitaminas e nutrientes essenciais e biotransformação de ácidos biliares. Mais recentemente, foi reconhecido que alguns componentes e metabólitos bacterianos podem influenciar fortemente o potencial inflamatório das células imunológicas e afetar profundamente os fenótipos in vivo. Embora esforços consideráveis tenham sido feitos para isolar micróbios específicos associados à mucosa que contribuem para a proteção do hospedeiro ou suscetibilidade a doenças, os efeitos de espécies bacterianas individuais permanecem amplamente desconhecidos. Nesta edição da Science Immunology, Verma et al. exploram o mecanismo pelo qual a bactéria comensal intestinal Bifidobacterium bifidum induz células T reguladoras (Treg) periféricas no trato gastrointestinal de camundongos (Fig. 1). Usando uma abordagem de triagem ex vivo para testar a capacidade de cepas probióticas individuais de promover a diferenciação de células Treg a partir de precursores de células T CD4+ ingênuas, os autores identificam B. bifidum como um micróbio altamente imunomodulador que induz potentemente células Treg tanto in vitro quanto in vivo. Em experimentos subsequentes que utilizaram vários modelos animais livres de germes e gnotobióticos, os autores relatam a comunicação molecular entre B. bifidum e as células imunológicas do hospedeiro que atenua a inflamação e previne a colite.
Ao longo dos últimos 15 anos, muitos estudos demonstraram que a administração de cepas específicas de bactérias probióticas pode promover a indução de células Treg intestinais e suprimir a inflamação. Uma das primeiras publicações nesta área descreveu um papel para o polissacarídeo A (PSA) de Bacteroides fragilis na promoção da diferenciação de células Treg intestinais em camundongos. Verma et al. ampliam esse crescente corpo de literatura ao mostrar que moléculas isoladas de B. bifidum também podem influenciar a imunidade mucosa. Curiosamente, em comparação com células Treg geradas durante a monocolonização de longo prazo com B. fragilis, os autores observaram uma expansão robusta de células Treg do cólon em apenas 3 semanas após a monocolonização de camundongos livres de germes com B. bifidum. Além de expressar altos níveis da citocina imunossupressora interleucina-10 (IL-10), uma proporção substancial dessas células Treg Foxp3+ recém-expandidas expressa o receptor órfão relacionado ao RAR-γ (RORγt), o que é indicativo de um subconjunto de células Treg cujo desenvolvimento depende da detecção de sinais microbianos discretos. As células Treg induzidas no contexto da colonização por B. bifidum também exibem baixa expressão de Helios e NRP1, dois marcadores que se acredita serem expressos especificamente por células Treg derivadas do timo, em oposição às induzidas perifericamente. Juntos, esses dados apoiam a noção de que a presença de B. bifidum no intestino regula o desenvolvimento de células Treg periféricas.
Frequências mais altas de células Treg do cólon podem surgir do aumento de sua diferenciação a partir de células T CD4+ ingênuas ou da expansão de populações pré-existentes de células Treg intestinais. Para distinguir essas possibilidades, os autores utilizaram um modelo de transferência de células T transgênicas para o receptor de células T (TCR) OT-II, no qual as células T que reconhecem o antígeno alimentar ovalbumina (OVA) contribuem para a tolerância oral. A transferência de células T OT-II ingênuas e congênicas em camundongos receptores que foram alimentados com OVA e monocolonizados com B. bifidum resultou em números aumentados de células Treg diferenciadas, em comparação com camundongos colonizados com uma bactéria controle, Lactobacillus paracasei. Essa diferenciação polarizada de células T OT-II ingênuas em células Treg indicou que a presença de B. bifidum na microbiota colônica pode suportar a indução de novo de células Treg periféricas.
Células Treg geradas no contexto da colonização por B. bifidum possuem um repertório de TCR altamente diverso e reconhecem uma ampla gama de alvos antigênicos além do próprio B. bifidum. A ampla capacidade tolerogênica das células Treg induzidas por B. bifidum foi ainda demonstrada usando um modelo transgênico de TCR CBir de colite induzida por bactérias, no qual células T transgênicas são ativadas em resposta à flagelina bacteriana. A transferência de células T transgênicas CBir ingênuas para receptores Rag1−/− que carecem de células T e B adaptativas resultou em respostas inflamatórias irrestritas contra a microbiota comensal. Notavelmente, receptores tratados por gavagem com B. bifidum foram protegidos da colite, destacando o papel benéfico do B. bifidum na promoção da tolerância a uma variedade de diferentes antígenos in vivo. Respostas imunes inadequadas a comensais intestinais são uma característica de distúrbios inflamatórios intestinais. Identificar vias passíveis de intervenção que atenuem essas respostas através da indução de células Treg pode trazer melhora a longo prazo em pacientes que sofrem de doença inflamatória intestinal.
Aprofundando-se nas interações moleculares entre B. bifidum e leucócitos intestinais, os autores identificaram ligantes específicos derivados de B. bifidum que recapitulam as alterações imunológicas observadas após o tratamento com preparações bacterianas intactas. O subfracionamento e a análise de ressonância magnética nuclear de polissacarídeos da superfície celular revelaram uma mistura de glicanos neutros capazes de induzir células Treg in vitro, com evidências de que o β-1-6-glucano é o principal responsável. A administração apenas de β-glucano/galactano polissacarídeos neutros da superfície celular de B. bifidum (CSGG) melhorou a progressão da colite inflamatória, indicando que o CSGG é um componente funcional do B. bifidum na promoção da tolerância imunológica.
Diversos relatos identificaram que polissacarídeos bacterianos específicos e ácidos graxos de cadeia curta gerados pelo metabolismo bacteriano de carboidratos complexos podem promover a diferenciação de células Treg. As células dendríticas (DCs) residentes no intestino são células apresentadoras de antígenos-chave que moldam o compartimento de células T intestinais por meio da ativação do TCR e da produção de citocinas polarizantes. Ligantes do receptor toll-like (TLR), incluindo padrões moleculares associados a patógenos evolutivamente conservados, promovem a ativação de DCs e desencadeiam programas inflamatórios que influenciam o compromisso da linhagem de células T. No contexto da colonização por B. fragilis, demonstrou-se que a expressão de TLR2 tanto em DCs quanto em células T contribui para a indução de Tregs mediada por PSA. Dasgupta et al. identificaram que o reconhecimento de PSA por células dendríticas plasmacitoides (pDCs) é uma etapa crítica que define um fenótipo pró-tolerância, e a diferenciação de células Treg ocorreu por meio de interações recíprocas entre o coestimulador induzível (ICOS) e seu ligante (ICOS-L) entre pDCs reguladoras e células T cognatas. De maneira semelhante, estudos anteriores no laboratório de Im identificaram uma mistura de bactérias probióticas que promove a diferenciação de DCs intestinais que exibem um "fenótipo regulador", marcado pela alta expressão de IL-10, fator de transformação do crescimento-β (TGF-β), Cox-2 e indolamina 2,3-dioxigenase.
Nesse contexto, a geração de células Treg com diversas especificidades após a colonização com B. bifidum levou Verma et al. a investigar se os produtos bacterianos influenciavam diretamente a diferenciação de células Treg ou se a indução de células Treg ocorria indiretamente pela ativação de DCs reguladoras (rDCs). Em apoio ao seu trabalho anterior e ao de outros na área, os autores demonstram que os glicanos de superfície de B. bifidum atuam modificando a expressão gênica das DCs por meio de um mecanismo parcialmente dependente de TLR2. Embora a incubação de células T ingênuas com produtos bacterianos não tenha sido capaz de promover a diferenciação de células Treg, a administração da fração neutra dos glicanos de superfície (CSGGs) às DCs aumentou a expressão gênica associada a rDCs, incluindo a regulação positiva de Pdcd1, Tgfb1, Csf2, Ptgs2, Il10 e Il27. O aumento da produção de TGF-β por DCs convencionais (cDCs) como resultado da estimulação com CSGGs foi o principal responsável pela geração de células Treg, pois a neutralização mediada por anticorpos do TGF-β impediu quase totalmente sua indução. O tratamento de cDCs isoladas de camundongos TLR2−/− ou de animais deficientes no adaptador de sinalização downstream MyD88 com CSGGs apresentou uma redução parcial, mas importante, na sua capacidade de suportar a indução de células Treg. A sinalização através de TLR3, TLR6, TLR7 e TLR9, bem como através dos receptores de lectina tipo C Dectin1 e Dectin2, não teve papel observável na indução de células Treg mediada por CSGGs. Esses resultados descrevem um mecanismo molecular pelo qual a detecção mediada por DCs de glicanos específicos derivados de B. bifidum induz alterações transcricionais que, por sua vez, alteram a diferenciação de células T. Isso contrasta com o PSA de B. fragilis, que, além de promover pDCs reguladoras, também foi relatado por influenciar a diferenciação de células Treg ao ativar diretamente o TLR2 expresso por células T.
A identificação de moléculas derivadas de B. bifidum capazes de alterar drasticamente os perfis de genes inflamatórios das DCs fornece um método para a manipulação de respostas imunes adaptativas no trato gastrointestinal. Cooptar vias que são influenciadas por micróbios intestinais para modular células imunes pode fornecer oportunidades poderosas para fortalecer a imunidade protetora ou limitar a inflamação sistêmica. O presente estudo contorna a necessidade de administrar probióticos inespecíficos ao fornecer um pequeno subconjunto de polissacarídeos capazes de alcançar a diferenciação de Treg in vivo, destacando o β-1-6-glucano como um potencial efetor chave dentro da mistura. Estudos futuros podem investigar o uso desses polissacarídeos imunomoduladores no tratamento de distúrbios inflamatórios intestinais, bem como investigar o papel de B. bifidum na alteração das taxas de resposta a intervenções terapêuticas existentes.
REFERÊNCIAS
Papel da microbiota na imunidade e inflamação
Explorando a microbiota intestinal humana em busca de organismos imunomoduladores
Polissacarídeos de superfície celular de Bifidobacterium bifidum induzem a geração de células T reguladoras Foxp3+
Indução de Treg por uma mistura racionalmente selecionada de cepas de Clostridia da microbiota humana
Uma molécula imunomoduladora de bactérias simbióticas direciona a maturação do sistema imunológico do hospedeiro
Metabólitos produzidos por bactérias comensais promovem a geração periférica de células T reguladoras
A via do receptor Toll-like 2 estabelece a colonização por um comensal da microbiota humana
As variedades da experiência imunológica: De patógenos, estresse e células dendríticas
Células dendríticas plasmacitoides medeiam respostas anti-inflamatórias a uma molécula comensal intestinal por meio de mecanismos inatos e adaptativos
A geração de células dendríticas reguladoras e células T CD4+Foxp3+ pela administração de probióticos suprime distúrbios imunológicos
Indução de células Treg intestinais pela colonização com B. bifidum.
CSGG neutro de B. bifidum são reconhecidos por TLR2 em DCs intestinais CD103+. TLR2 promove um fenótipo de DCr, marcado pela regulação positiva de citocinas tolerogênicas. Entre estas, a produção de TGF-β por DCs induz células T Foxp3+RORγt+ com ampla especificidade antigênica.