Delineation of Diverse Macrophage Activation Programs in Response to Intracellular Parasites and Cytokines

Zhang S, Kim CC, Batra S, McKerrow JH, Loke P, 2010
PLoS Negl Trop Dis 4(3): e648.

Post de Diego Moura Santos

Os macrófagos fornecem a primeira linha de defesa contra muitos microrganismos. Estas células possuem diferentes estados de ativação - denominados de clássico e alternativo - e um estado de desativação. A ativação clássica ocorre na presença do IFN-γ e TNF-α (citocinas Th1), ao passo que a alternativa se dá na presença da IL-4 e IL-13 (Th2). A desativação, por sua vez, ocorre pela ação da IL-10, TGF-β e pela fagocitose de células apoptóticas. Alguns trabalhos já demonstraram o perfil da expressão gênica em macrófagos após ativação com bactérias, citocinas e parasitas. Entretanto, não é fácil estabelecer uma relação comparativa entre os dados, devido a diferenças metodológicas. Neste trabalho, os autores compararam a expressão gênica em macrófagos derivados da medula óssea (Bone marrow-derived macrophages - BMMS) infectados por Leishmania mexicana, infectados por Trypanosoma cruzi, tratados com LPS ou e pelas citocinas IFN-γ, TNF-α, IFN-β, IL-4, IL-10 e IL-17. Depois foi comparada a expressão gênica em duas populações distintas de macrófagos (os derivados da medula óssea e os induzidos pelo tioglicolato).

Através da utilização da técnica de microarranjos, os autores demonstraram que os macrófagos infectados com L. mexicana apresentaram poucas mudanças na expressão gênica, em contraste com a infecção por T. cruzi, na qual foi induzido um número maior de genes. Dos 247 genes significativamente induzidos pelo LPS, apenas 19 foram também induzidos pelo T. cruzi e apenas 1 pela L. mexicana. Com relação à ontologia gênica, o tratamento com LPS induziu um perfil de genes mais relacionados com a resposta imune, enquanto os genes regulados pelos protozoários não apresentaram processos biológicos conhecidos. Estes resultados apontam que a entrada da L. mexicana é transcricionalmente silenciosa, sugerindo que o parasita pode inibir a sinalização celular ou transcrição na célula hospedeira. Neste trabalho, também foi realizada uma meta-análise comparando estes resultados com outros disponíveis na literatura, observando-se que todas as espécies de Leishmania analisadas produziram uma assinatura transcricional na célula hospedeira, caracterizada por um baixo número de genes regulados positivamente (n=28) e um alto número de genes regulados negativamente (n=440). Este resultado sugere que a habilidade de infectar células hospedeiras de forma “silenciosa” seja um fenômeno comum na espécie Leishmania. A comparação entre a transcrição gênica de macrófagos infectados com kinetoplastídeos e a de macrófagos tratados com citocinas (IFN-γ, IFN-β, TNF-α, IL-10, IL-4 e IL-17) apontou que a infecção por L. mexicana e T. cruzi assemelha-se a um perfil de expressão mais semelhante aos observados pelas citocinas IL-10, IL-4 e IL-17. Desta forma, sugere-se que a infecção por Kinetoplastídeos resulta em uma ativação alternativa no caso da infecção por T. cruzi, e desativação dos macrófagos no caso da infecção por L. mexicana. A indução da ativação alternativa dos macrófagos pelo T. cruzi está relacionado com a persistência do parasita [1]; este consegue evadir da resposta imune do hospedeiro através da indução alternativa do macrófago. No caso da infecção de macrófagos por L. mexicana, ocorre a desativação dos macrófagos pela IL-10, citocina esta que tem importante papel na patogênese da leishmaniose [2] e está relacionada com uma maior carga parasitária [3]. A explicação para a diferença na expressão gênica nos macrófagos infectados com estes parasitas é que os mesmos residem em diferentes compartimentos da célula. A Leishmania persiste no vacúolo celular, enquanto o T. cruzi deixa este compartimento e vai alojar-se no citoplasma do macrófago.

Depois de analisar a expressão gênica em BMMS infectados com T. cruzi e Leishmania, e tratados com citocinas, os autores avaliaram se diferentes macrófagos produzem diferentes respostas. Desta forma, macrófagos derivados da medula óssea (BMM) e macrófagos induzidos por tioglicolato (TM) foram estimulados com IFN-γ, IL-4 e TNF-α. Como resultado, o IFN-γ induziu 209 genes em ambos os macrófagos, sendo que 320 genes apenas em TM, e 223 em BMM. A IL-4 induziu apenas 5 genes nos dois macrófagos, sendo que 7 genes apenas em TM, e 104 genes em BMM. O TNF-α induziu 85 genes em ambos os macrófagos, sendo 122 genes apenas em TM e 135 genes em BMM. Estes resultados sugerem que os TMs são mais predispostos a ativação clássica, enquanto os BMMs são mais predispostos a ativação alternativa.

Em suma, o artigo faz, pela primeira vez, uma comparação global no perfil de expressão gênica de macrófagos tratados com diferentes citocinas e parasitas, saindo um pouco do comumente feito que é tratar as células e dosar a produção de citocinas. No final os autores comparam as diferentes respostas produzidas por diferentes macrófagos e sinalizam para a necessidade de compreender a biologia e a interação dos patógenos com diferentes tipos de macrófagos.

1. Stempin CC, Tanos TB, Coso OA, Cerban FM (2004) Arginase induction promotes Trypanosoma cruzi intracellular replication in Cruzipain-treated J774 cells through the activation of multiple signaling pathways. Eur J Immunol 34: 200-209.

2. Kane MM, Mosser DM (2001) The role of IL-10 in promoting disease progression in leishmaniasis. J Immunol 166: 1141-1147.

3. Verma S, Kumar R, Katara GK, Singh LC, Negi NS, et al. (2010) Quantification of parasite load in clinical samples of leishmaniasis patients: IL-10 level correlates with parasite load in visceral leishmaniasis. PLoS One 5: e10107.

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Zhang, S., Kim, C., Batra, S., McKerrow, J., & Loke, P. (2010). Delineation of Diverse Macrophage Activation Programs in Response to Intracellular Parasites and Cytokines PLoS Neglected Tropical Diseases, 4 (3) DOI: 10.1371/journal.pntd.0000648