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5 novembro, 2017 • 8:30 Enviado por IBA FMRP-USP

Enchained growth: estratégia de crescimento bacteriano induzida por vacina contra Salmonella enterica serovar Typhimurium

Por: Paulin Sonon e Mariana Soares Pena Ribeiro (doutorandos IBA-FMRP-USP)

Editora Chefe: Vanessa Carregaro

Salmonellae são bactérias gram-negativas, móveis e que causam doenças entéricas em uma gama ampla de animais. A espécie Salmonella enterica inclui as cepas de Salmonella tifoidal e não tifóidal (NTS). A cepa tifoidal (Salmonella enterica serovars Typhi e Paratyphi) é restrita para seres humanos e causa a febre tifóide, caracterizada por febre, dor abdominal e vômito. As cepas NTS (S. enterica serovar Enteritidis e S. enterica serovar Typhimurium), são bacterias patogênicas que podem infectar diversos hospedeiros (1). Salmonelas são geralmente adquiridas por ingestão oral de alimentos ou água contaminados e sobrevivem à acidez gástrica para ter acesso ao epitélio intestinal. As cepas de NTS provocam alterações inflamatórias no epitélio intestinal, incluindo a infiltração de neutrófilos e fluidos no lúmen intestinal, resultando em diarréia inflamatória (2). Um dos primeiros testes de detecção de Salmonella foi desenhado por Widal, que observou a aglutinação de soros de pacientes em presença da bactéria (3). Posteriormente, o teste foi refinado para detectar anticorpos contra o antígeno O de lipopolisacarídeo (LPS) e antígeno H de flagelina de Salmonela. Estudos demonstraram, no entanto, que o teste é mais indicativo da infecção aguda e não é espécifico para detectar os portadores assintomáticos (3). Essa limitação é atribuida a uma carga bacteriana baixa e insuficiente para ser detectada no diagnóstico. O perigo é que esses portadores assintomáticos são reservatórios de transmissão da doença. Por exemplo, foi demonstrado que os camundongos e seres humanos assintomáticos podem eliminar bactéria pelas fezes durante 125 dias (4) e 40 anos (5) respectivamente. Portanto, é necessário uma vacina eficiente capaz de desarmar e eliminar do intestino a S. enterica serovar Typhimurium independente da carag bacteriana.

A vacina oral (PA-S.Tm) é a cepa SL1344 de S. Typhimurium inativada com ácido paracético (PA) (6). A salmonella tratada com PA aumenta a avidez de IgA intestinal. Para avaliar a eficiência dessa vacina, Moor K e colaboradores vacinaram os camundongos com PA-S.Tm e depois infectaram com uma carga intermediária (105; conhecida insuficiente para que ocorra aglutinação) de cepa selvagem de S. Typhimurium.Foi observado que a vacina, apesar de não causar a inflamação intestinal, impede a migração das bactérias para o linfonodo mesentérico (mLd), impede a multiplicação bacteriana no ceco e além disso gerou imunoglobulina A (IgA) específica para S. Typhimurium. Foi demonstrado também que a vacina é capaz de induzir a formação dos “clumps” via aglutinação. Por outros experimentos, foi observado que a proteção induzida pela vacina é independente dos antígenos (O do LPS ou H da flagelina de S. Typhimurium), da densidade bacteriana e que a mesma foi capaz de reconhecer S. Typhimurium inteira, além de ser eficaz contra outras bactérias gram-negativas (Escherichia coli). Visto que a quantificação de bactérias num determinado tecido não apresentou diferença entre a bactéria que migrou e as que estão multiplicando, os autores utilizaram um modelo matemático para distinguí-las (7). Camundongos vacinados apresentaram uma taxa baixa de migração bacteriana para o linfonodo mesentérico (LNm) mas alta taxa de replicação no LNm, mesmo comparado com os controles. Para verificar esse aumento de bactérias, apesar da baixa densidade de S. Typhimurium presentes nesse órgão, Moor K e colaboradores pensaram no “enchaining growing” (8). “Enchaining growing” , diferente de divisão planktonica (divisão binária), é um processo durante o qual as bactérias realizam a ligação cruzada com a IgA e agrupam-se formando “clumps”. Por sua vez, a IgA agrupa (algema) as células filhas todas vezes que elas se formam impedindo-as de se replicar. Nesse processo, apenas as células mães conseguem se dividir. A partir daí, comprovaram pelos vários experimentos que é essa, a estratégia usada pela vacina para desarmar e eliminar as bactérias do intestino do camundongo. Além disso, mostraram que a proteção concedida pela vacina é ainda potencializada em presença de microbiota, quando comparada aos controles tratados com estreptomicina ou ampicilina. Assim, a vacina de alta avidez de IgA (PA-S.Tm) induz: (i) a multiplicação bacteriana via “enchained growth” independente da densidade dos patógenos, (ii) a formação de “clumps”, (iii) a redução do quadro inflamatório e a eliminação de forma total das bactérias do intestino. Com isso, a vacina oral que aumenta a avidez de IgA pode ser um caminho para o tratamento dos casos de resistência antimicrobiana.

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Referências:

  • Doris L. LaRock1, Anu Chaudhary1 and Samuel I. Miller. Salmonellae interactions with host processes. Nature Reviews Microbiology 13, 191–205 (2015)
  • Harris, J. C., Dupont, H. L. & Hornick, R. B. Fecal leukocytes in diarrheal illness. Intern. Med. 76, 697–703 (1972).
  • Olopoenia, L.A. and King, A.L. (2000) Widal agglutination test – 100 years later: still plagued by controversy. Postgrad. Med. J. 76, 80–84
  • Lawley, T.D. et al. (2007) Host Transmission of Salmonella enterica Serovar Typhimurium is controlled by virulence factors and indigenous intestinal microbiota. Infect. Immun. 76, 403–416
  • Merselis, J.G. et al. (1964) Quantitative bacteriology of the typhoid carrier state. J. Trop. Med. Hyg. 13, 425–429
  • Moor, K. et al. Peracetic acid treatment generates potent inactivated oral vaccines from a broad range of culturable bacterial species. Front. Immunol. 7, 34 (2016).
  • Kaiser, P., Slack, E., Grant, A. J., Hardt, W. D. & Regoes, R. R. Lymph node colonization dynamics after oral Salmonella typhimurium infection in mice. PLoS Pathog. 9, e1003532 (2013).
  • (Moor K et al., 2017) Nature 544, 498–502 (27 April 2017) doi:10.1038/nature22058