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17 julho, 2016 • 8:30 Enviado por IBA FMRP-USP

O gosto do perigo: o papel das células Tuft na imunidade intestinal

Por: Andressa Fish e David-F Colón (Doutorandos IBA)

Editora Chefe: Vanessa Carregaro

Células quimiosensoras são células capazes de reconhecer a presença de compostos químicos através de receptores quimiosensores, gerando uma sinalização de resposta que varia de acordo com o receptor e a célula envolvida. As células quimiosensoras e seus receptores evoluíram de forma conservada em todos os animais vertebrados e invertebrados e estão intimamente relacionadas com o reconhecimento do ambiente. As mais conhecidas são as células gustativas e olfativas, cuja sinalização culmina na ativação de grupos neuronais responsáveis por gerar as sensações de cheiro e sabor após a interação entre o receptor da célula e seu ativador [1]. As células quimiosensoras gustativas evoluíram de forma a reconhecer grupamentos químicos indicativos de situações de perigo ou de nível nutricional; ao entrar em contato com alimentos contendo toxinas, por exemplo, as células gustativas são ativadas pelos receptores de “gosto amargo” que reconhecem estas toxinas e geram uma sinalização imediata de repúdio que nos faz abandonar o alimento potencialmente tóxico e evitar, assim, uma intoxicação [2]. Estas células contendo receptores quimiosensores de “gosto amargo”, no entanto, não estão restritas à mucosa oral, tendo sido encontradas em diversos outros órgãos, como no intestino, onde foram chamadas de células Tuft. Tendo sido descobertas recentemente, a atividade destas células “sensoras de gosto” no intestino ainda não é conhecida [3, 4].

Diante deste contexto, o trabalho publicado por Howitt e colaboradores teve como objetivo esclarecer qual a função das células Tuft no intestino[5]. Inicialmente, foi determinada a frequência dessas células na porção distal do intestino delgado. Por ensaios de fluorescência foi verificado que as células Tuft correspondem a 7.2% da população celular intestinal em camundongos BIH (Bred in house). Esses dados foram confirmados por análises de citometria de fluxo em camundongos BIH Gfi1beGFP/+. Porém, estudos prévios reportaram menor frequência dessas células (0.2-0.4%) [4, 6]. Na tentativa de responder esta aparente contradição nos achados, os autores avaliaram a frequência das células Tuft em animais provenientes do Jack Laboratory (JAX). Como previamente observado, a frequência das células Tuft em camundongos BIH foi de 7%, porém a frequência dessas células nos animais JAX foi consideravelmente menor, 1.1%. De maneira interessante, a alimentação dos animais JAX com conteúdo fecal dos animais BIH por três semanas levou à expansão das células Tuft neste grupo, concluindo que componentes da microbiota induzem a expansão das células Tuft. No intuito de avaliar o efeito da microbiota na distribuição das células Tuft, foram realizados estudos histológicos da porção distal do intestino delgado em animais BIH e JAX. Foi identificado o Tritrichomonas muris nos animais BIH. De maneira interessante, o tratamento com metronidazol nos animais BIH por três semanas diminuiu o número das células Tuft. Ainda, a infeção por via oral de camundongos C57BL/6 WT ou Germ-free com T. muris levou a expansão dessas células em ambos grupos. Neste sentido, com o objetivo de estudar o papel de outros microorganismos, como os helmintos, na expansão das células Tuft, camundongos WT foram infectados via oral como Heligmosmoides polygyrus, Trichinella spiralis e Nippostrongylus brasiliensis, e a frequência das células Tuft foi avaliada 21, 15 e 8 dias após infeção respectivamente. Como observado na infeção pelo T. muris, a infecção pelos helmintos também expandiu as células Tuft.

Estudos prévios tinham descrito a células Tuft como células quimiosensoras [7]. Assim, com o objetivo de estudar o efeito dos componentes associados com a via dos quimiorreceptores, inicialmente foi avaliada a presença de moléculas dessa via nas células Tuft. Os autores observaram que as células Tuft expressam a Gustducina, PLCβ2 e o canal inotrópico do Na+ Trmp5. De maneira interessante, a ausência da Gustducina ou o canal Trmp5 evitou a expansão das células Tuft em animais infectados com T. muris. Com estes resultados os pesquisadores avaliaram se a ausência de, o receptor Trmp5 (um dos componentes desta via) afeitaria o clearance parasitário. Para isto, animais C57BL/6 WT e Trmp5-/- foram infectados com Heligomosmoides polygyrus e a frequência das células Tuft foi avaliada. De forma interessante, camundongos Trmp5-/- apresentaram maior colonização pelo H.polygyrus 36 dias após infeção, evidenciando o papel importante das vias upstream ao Trmp5 na resposta antiparasitária. Ainda, a ausência do canal Trmp5 afetou a expansão das células de Globet e eosinófilos, células essenciais na resposta antiparasitária, nos camundongos infectados com T. muris.

As células do epitélio intestinal (IEC) são produtoras de citocinas antiparasitárias como a Linfopoietina Estromal Timica (TSLP), IL-33 e a IL-25 [8]. Neste sentido, os autores demostraram que as células Tuft não produzem TSLP e IL-33, porem são importantes produtoras de IL-25. Assim, em um experimento de cinética de expressão, foi verificado que células Tuft de camundongos WT infectados por T. muris expressam IL-25, aumento não evidenciados em camundongos Trpm5-/-, demostrando que a via do receptor Trmp5 nas células Tuft é essencial para a produção de IL-25 durante a resposta antiparasitária. Mas isto levou a uma pergunta: como a IL-25 expande células Tuft?  Interessante que, camundongos WT e Trmp5-/- infectados com T. muris e posteriormente tratados com IL-25 exógena apresentaram expansão de eosinófilos e das células Tuft. Ainda, com o objetivo de verificar o papel in vitro da IL-25 na expansão das células Tuft e na tentativa de evitar o efeito da microbiota ou do sistema imune, os autores padronizaram um Sistema Organoide Intestinal (IOS). Neste sistema foi verificado que a adição de IL-25 em organoides isolados de camundongos Trmp5-/- e WT não levou a expansão das células Tuft, portanto o papel da IL-25 nas células Tuft é indireto.

É conhecido, que a IL-25 leva a produção de IL-13 pelas células ILC2, a qual leva à expansão das células de Globet [9, 10]. Assim, com o objetivo de avaliar o possível papel da IL-13 nas células Tuft, a IL-13 foi adicionada na cultura de organoides derivada de camundongos Trmp5-/- e WT. A IL-13 levou a expansão das células Tuft nos organoides derivados de camundongos WT assim como de camundongos Trmp5-/-. Finalmente, no objetivo de verificar estes achados in vivo, camundongos WT, Stat6-/-, Rag2-/- e Rag2-/-II2γ-/- foram infectados com T. muris e a expansão das células Tuft foi verificada. Os autores demostraram que ausência da STAT6 ou das células ILC (Rag2-/-II2γ-/-) previne o aumento das células Tuft. Estes resultados sugerem, que as células Tuft, células quimiosensoras, orquestram a imunidade anti-parasitária tipo 2 na mucosa intestinal.Fig post 8

Fig. 1. Esquema mostra a produção de IL-25 por células Tuft em resposta a infecção intestinal, expansão de ILC2 produtoras de IL-13. A IL-13 liberada expande células Tuft.

Referências:

  1. Kinnamon, S.C. and R.F. Margolskee, Mechanisms of taste transduction. Curr Opin Neurobiol, 1996. 6(4): p. 506-13.
  2. Gilbertson, T.A. and S.C. Kinnamon, Making sense of chemicals. Chem Biol, 1996. 3(4): p. 233-7.
  3. Gerbe, F., C. Legraverend, and P. Jay, The intestinal epithelium tuft cells: specification and function. Cell Mol Life Sci, 2012. 69(17): p. 2907-17.
  4. Gerbe, F., et al., Distinct ATOH1 and Neurog3 requirements define tuft cells as a new secretory cell type in the intestinal epithelium. J Cell Biol, 2011. 192(5): p. 767-80.
  5. Howitt, M.R., et al., Tuft cells, taste-chemosensory cells, orchestrate parasite type 2 immunity in the gut. Science, 2016. 351(6279): p. 1329-33.
  6. Kang, Z., et al., Epithelial cell-specific Act1 adaptor mediates interleukin-25-dependent helminth expulsion through expansion of Lin(-)c-Kit(+) innate cell population. Immunity, 2012. 36(5): p. 821-33.
  7. Schutz, B., et al., Chemical coding and chemosensory properties of cholinergic brush cells in the mouse gastrointestinal and biliary tract. Front Physiol, 2015. 6: p. 87.
  8. Peterson, L.W. and D. Artis, Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis. Nat Rev Immunol, 2014. 14(3): p. 141-53.
  9. Fallon, P.G., et al., Identification of an interleukin (IL)-25-dependent cell population that provides IL-4, IL-5, and IL-13 at the onset of helminth expulsion. J Exp Med, 2006. 203(4): p. 1105-16.
  10. Neill, D.R., et al., Nuocytes represent a new innate effector leukocyte that mediates type-2 immunity. Nature, 2010. 464(7293): p. 1367-70.

 

 

  • Henrique Silva

    Ola, gostaria de ressaltar que esse trabalho, apesar de muito bom, nao foi o primeiro (por muito pouco) a descrever o papel das Tuft cells na imunidade intestinal, nem o primeiro a demonstrar que essas cels produzem IL-25. Jakob von Moltke e colaboradores (com Richard Locksley como ultimo autor) publicaram esse paper na Nature 2 meses antes: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26675736

    Henrique Borges da Silva