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16 junho, 2017 • 2:00 Enviado por PPIPA

Piroptose e expulsão de células intestinais: papel do inflamassoma de NAIP-NLRC4 no controle de infecções

 

Por: Ester Cristina Borges Araujo, Marisol Patrícia Pallete Briceño, Natália Carnevalli de Miranda e Yusmaris Josefina Cariaco Sifontes (Doutorandas – PPIPA/UFU), Neide Maria Silva (Orientadora).

Editor Chefe: Tiago Mineo

 

Os inflamassomas são complexos citosólicos multiprotéicos que iniciam uma resposta imune inata contra patógenos e marcadores de dano celular, através da ativação de Caspases (MARTINON; BURNS; TSCHOPP, 2002; LAMKANFI; DIXIT, 2014). O recrutamento e ativação de Caspases, especificamente de pró-Caspase-1, ao inflamassoma é uma consequência da ativação da via de sinalização por um subgrupo de NLRs (“nucleotide-binding oligomerization domain protein-like receptors”) (MARTINON; BURNS; TSCHOPP, 2002). Apesar de serem amplamente expressos, os inflamassomas e seus mecanismos são mais bem estudados em células hematopoiéticas.

Contudo, estudos anteriores demonstraram que os inflamassomas tem participação na resposta imune intestinal. A depleção dos componentes genéticos do inflamassoma de NLRP6 leva a mudanças na microbiota intestinal, aumentado a produção de citocinas pró-inflamatórias, desencadeando uma colite espontânea (ELINAV et al., 2011). Ainda, a ausência do complexo proteico NLRP12 foi relacionado com uma alta susceptibilidade à inflamação e tumorigênese no cólon, o que está associado a um aumento de citocinas inflamatórias, quimiocinas e fatores tumorigênicos (ZAKI et al., 2011).

As células epiteliais intestinais (IECs) também expressam o inflamassoma NAIP-NLRC4 (Sellin et al., 2014). Esse inflamassoma é ativado especificamente por bactérias intracelulares, em que os PAMPs (“pathogen-associated molecular patterns”) são translocados para o citosol da célula hospedeira e reconhecidos pela proteína inibitória de apoptose neuronal (NAIP) (VANCE, 2015). Ao ser detectado por ligantes bacterianos, NAIP passa por hetero-oligomerização juntamente com NLRC4, gerando um inflammasoma NAIP-NLRC4 que recruta e ativa a pró-caspase-1 (HU et al., 2015; ZHANG et al., 2015). Em macrófagos, a ativação NAIP-NLRC4 induz um processo de morte celular lítica dependente de Caspase-1, conhecido como piroptose (MIAO et al., 2010b). Sabe-se que tal inflamassoma é ativado em resposta a duas proteínas de Salmonella typhimurium: flagelina e PrgJ (MIAO et al., 2010) e foi demonstrada a importância da ativação de NAIP-NLRC4 no controle da replicação dessa bactéria, bem como na expulsão das IECs infectadas (SELLIN et al., 2014).

Tem sido sugerido que pacientes com alta expressão de NLCR4 apresentariam patologia intestinal grave. Porém, ainda não tinha sido elucidado a origem celular do aumento dessa expressão anômala e se é relevante durante a infecção de patógenos intestinais. Neste contexto, Rauch e colaboradores (2017) desenvolveram um estudo recentemente publicado na revista Immunity no qual demostraram que existe uma resposta coordenada entre o inflamasoma de NAIP-NLRC4 ativado em IECs via Caspase-1 e Caspase-8. Nesse estudo, os autores utilizaram modelos in vitro e in vivo nos quais apenas as IECs são deficientes para diferentes moléculas envolvidas no processo de ativação do inflamassoma. Tais modelos foram expostos a Salmonella typhimurium ou tratados com FlaTox, um reagente conhecido por ativar especificamente o inflamassoma de NLRC4 via NAIP-5.

Assim, no estudo mencionado, os autores observaram que a ativação seletiva do inflamassoma de NAIP-NLRC4 apenas em IECs é suficiente para a proteção frente à invasão por Salmonella. Ainda, contrariamente do que foi demonstrado por Sellin e colaboradores (2014), antes da expulsão, as IECs passam por um processo de morte celular semelhante a piroptose (piroptose-“like”), caracterizado pela perda da integridade da membrana plasmática. Para não comprometer a integridade da barreira epitelial, ocorrem rápidos rearranjos no citoesqueleto de actina das células adjacentes. Essa morte celular é dependente tanto de Caspase-1 quanto de Gasdermina D, embora essas duas proteínas não sejam necessárias para a expulsão das IECs.

Além da expulsão e morte celular das IECs, no estudo de Rauch e colaboradores (2017) foi observada uma elevada produção sistêmica de IL-18 em modelo in vivo. A expulsão de células foi também acompanhada pela liberação da Prostaglandina E2, um eicosanoide que induz extravasamento vascular que leva a perda de fluidos e diarreia.

De forma inovadora, os autores do trabalho demonstraram que esses efeitos decorrentes da ativação do inflamassoma de NAIP-NLRC4 podem ser desencadeados tanto por Caspase-1 quanto por Caspase-8. Esse mecanismo de proteção via Caspase-8 pode ser importante durante infecções intestinais por bactérias capazes de inibir Caspase-1.

Embora ocorra um quadro patológico quando esses mecanismos são ativados de maneira exacerbada, os resultados mostrados por Rauch e colaboradores (2017) e representados no esquema por nós proposto, esclarecem o mecanismo de defesa baseado na expulsão de IECs infectadas, cujo fluxo é facilitado pela perda de fluidos induzida por eicosanoides. Por outro lado, os autores propõem que a produção sistêmica de IL-18 cumpre um papel importante para a ativação e recrutamento de células imunes para o local, com o consequente controle da infecção, limitando a invasão de bactérias patogênicas no intestino.

 

Figura 1

Figura 1. Mecanismo de expulsão de células epiteliais intestinais mediada pelo inflamassoma NAIP-NLRC4. Em infecções intestinais por Salmonella Typhimurium ou após tratamento com FlaTox, que permite a internalização da proteína bacteriana flagelina, existe o reconhecimento pelo NAIP que promove a ativação do NLRC4 e o recrutamento de caspase-1 ou 8. Durante esse processo ocorrem rápidos desarranjos no citoesqueleto de actina que auxiliam a expulsão da célula num processo dependente de caspase-8, com liberação de prostaglandina E2 que levam à perda de fluidos. Por outro lado, a ativação de caspase-1 e a expressão de gasdermina D levam à morte celular de tipo piroptose com produção sistêmica de IL-18. A produção dessa citocina possivelmente induz o recrutamento de células imunes para controlar o crescimento bacteriano no local (Adaptado de Rauch e colaboradores, 2017).

 

Referências

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