Fibrose Cística e Infecções Fúngicas: Uma Luta Interna
Como a fibrose cística complica a luta do corpo contra infecções fúngicas.
Amelia Bercusson, Thomas J Williams, Nicholas J Simmonds, Eric WFW Alton, Uta Griesenbach, Anand Shah, Adilia Warris, Darius Armstrong-James
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Índice
- Fibrose Cística: Um Caso Especial
- O Papel dos Macrófagos
- O Cenário da Pesquisa
- A Abordagem Experimental
- Cultura Fúngica e Preparação
- Modelos de Camundongos
- Geração de Macrófagos
- Observações da Resposta Imunológica
- Perda de Peso e Inflamação
- Produção de Citocinas Inflamatórias
- O Impacto da CFTR na Função dos Macrófagos
- A Ligação Entre Inflamação e Morte Celular
- Conclusão: Uma Relação Complicada
- Direções Futuras
- Fonte original
Aspergillus fumigatus é um tipo de mofo que dá pra encontrar em todo lugar, especialmente no ar que a gente respira. Pessoas saudáveis costumam inalar esporos minúsculos desse fungo sem nunca ficarem doentes. Mas, algumas pessoas, especialmente quem tem problemas respiratórios constantes ou sistema imunológico enfraquecido, podem enfrentar sérios problemas de saúde se respirarem esses esporos. Quando as coisas dão errado, podem desenvolver condições conhecidas como aspergilose pulmonar, que pode ser tanto de curto prazo quanto de longo prazo.
Os números sobre essas infecções fúngicas podem ser bem alarmantes. Estima-se que 11,5 milhões de pessoas no mundo tenham aspergilose brônquico-pulmonar alérgica (ABPA), enquanto mais 1,8 milhão sofrem de aspergilose pulmonar crônica. As coisas ficam ainda piores com a aspergilose pulmonar invasiva, com mais de 2 milhões de casos globalmente. Infelizmente, a chance de morrer dessas condições é significativa, especialmente para as do tipo invasivo, que podem ter taxas de mortalidade chegando a 85%.
Fibrose Cística: Um Caso Especial
A fibrose cística (FC) é uma doença genética que afeta os pulmões e o sistema digestivo. Algumas pessoas com FC têm uma chance maior de desenvolver ABPA. A FC causa problemas em uma proteína chamada CFTR, que ajuda a controlar o movimento de sal e água nas células. Nas pessoas com FC, essa proteína não funciona direito, levando a muco espesso e pegajoso nos pulmões. Isso cria um ambiente confortável para bactérias e fungos, dificultando que essas pessoas eliminem infecções e causando inflamações constantes nas vias respiratórias.
Em termos simples, se você tem FC, seus pulmões já estão em uma situação complicada, e a presença de A. fumigatus pode piorar ainda mais as coisas. A resposta do sistema imunológico ao fungo também pode ficar mais intensa, levando a mais danos aos pulmões. Essa situação cria um ciclo de infecção e Inflamação, que pode ser bem difícil de lidar.
Macrófagos
O Papel dosOs macrófagos são um tipo de célula imunológica que funciona como a equipe de limpeza do corpo. Eles ajudam a se livrar de invasores nocivos, incluindo fungos como A. fumigatus. Nos pulmões saudáveis, essas células fazem bem seu trabalho; elas conseguem identificar e eliminar os esporos que estamos sempre inalando. Mas, nas pessoas com FC, o muco espesso pode prender esses esporos, exigindo uma resposta maior de outras células imunológicas, especialmente os neutrófilos.
Os neutrófilos são como os reforços que chegam quando os macrófagos precisam de ajuda. Mas quando há muita inflamação, esses neutrófilos podem causar mais danos do que benefícios, levando a danos pulmonares e complicações potencialmente sérias.
O Cenário da Pesquisa
Em estudos recentes, os cientistas quiseram entender como a proteína CFTR afeta a resposta imunológica a infecções por A. fumigatus. Eles criaram modelos com camundongos e usaram células de pessoas com FC para explorar essa relação complexa. Os pesquisadores mediram a resposta das células imunológicas ao fungo, observando de perto tanto as infecções agudas (repentes e severas) quanto as crônicas (de longa duração).
Para estudar a resposta imunológica, os pesquisadores infectaram camundongos com A. fumigatus e monitoraram perda de peso, contagem de células imunológicas e produção de citocinas inflamatórias. Eles também examinaram como os macrófagos lidaram com o fungo ao observar como bem eles conseguiam eliminar a infecção.
A Abordagem Experimental
Cultura Fúngica e Preparação
Para os experimentos, os pesquisadores utilizaram cepas de A. fumigatus cultivadas em condições laboratoriais específicas. Eles prepararam os esporos e os usaram para infectar os camundongos. Essas infecções foram feitas em ambientes controlados para garantir resultados válidos.
Modelos de Camundongos
Os cientistas usaram dois tipos diferentes de camundongos: aqueles com a proteína CFTR funcionando e aqueles sem ela (camundongos knockout para CFTR). Comparando os dois grupos, os pesquisadores puderam ver como a ausência de CFTR afetou a resposta imunológica ao A. fumigatus.
Os camundongos passaram por vários procedimentos, incluindo serem infectados com A. fumigatus e depois monitorados ao longo do tempo. Os cientistas procuraram mudanças no peso corporal e verificaram como os pulmões responderam ao fungo realizando uma broncoalveolar lavagem (um termo chique para lavar os pulmões) para coletar amostras.
Geração de Macrófagos
Para entender melhor os papéis dos macrófagos, os pesquisadores geraram macrófagos derivados da medula óssea (BMDMs) a partir de camundongos. Eles então infectaram essas células com A. fumigatus em laboratório para ver como reagiam. Isso foi feito para simular como essas células imunológicas funcionam em situações reais.
Observações da Resposta Imunológica
Perda de Peso e Inflamação
Nos estudos, os camundongos knockout para CFTR mostraram mais perda de peso em comparação com os camundongos do tipo selvagem após a infecção. Isso sugere que a ausência da proteína CFTR pode permitir uma resposta inflamatória mais forte ao A. fumigatus, o que poderia explicar o nível mais alto de doença visto nesses camundongos.
Quando os pesquisadores analisaram o número de células fúngicas nos pulmões, descobriram que mais fungos sobreviveram no grupo knockout para CFTR. Isso indica que a resposta imunológica não estava eliminando a infecção de forma eficaz.
Produção de Citocinas Inflamatórias
Após a infecção, os pesquisadores descobriram que os camundongos knockout para CFTR tinham níveis aumentados de citocinas pró-inflamatórias- as substâncias que sinalizam o sistema imunológico para responder. Essa reação imunológica elevada foi evidente logo no início da infecção e persistiu por um bom tempo.
Em essência, em indivíduos com FC, o sistema imunológico entra em modo de sobrecarga, levando a mais inflamação, mas não necessariamente um melhor controle da infecção.
O Impacto da CFTR na Função dos Macrófagos
Os pesquisadores descobriram que a ativação de A. fumigatus leva ao aumento de duas vias de sinalização-chave nos macrófagos-NFAT e NF-κB. Essas vias são responsáveis por gerenciar como as células imunológicas reagem a infecções e podem impactar significativamente as respostas inflamatórias.
Em macrófagos deficientes em CFTR, esse aumento na sinalização resultou em mais citocinas inflamatórias sendo liberadas, que, ironicamente, não ajudaram no controle da carga fúngica. Em vez disso, alimentou um ambiente propenso a mais inflamação.
A Ligação Entre Inflamação e Morte Celular
Nem todas as respostas ao estresse resultam em desfechos benéficos. Nos camundongos knockout para CFTR, os pesquisadores notaram taxas aumentadas de morte celular entre os macrófagos após a infecção por A. fumigatus. Essa morte celular é problemática, pois não só leva a menos células imunológicas eficazes, mas também libera mais sinais inflamatórios no ambiente, causando ainda mais irritação.
Esse ciclo de aumento da morte celular e inflamação cria um loop de feedback prejudicial, que pode piorar a função pulmonar ao longo do tempo.
Conclusão: Uma Relação Complicada
Então, onde isso nos deixa? A relação entre FC, a resposta imunológica e A. fumigatus é multifacetada. Em termos simples, ter fibrose cística parece acelerar o sistema imunológico de um jeito que pode piorar as coisas em vez de melhorar. A inflamação que deveria ajudar a eliminar a infecção acaba causando mais danos.
A situação pode ser comparada a um amigo bem-intencionado que aparece para ajudar, mas acaba derrubando todos os móveis no processo. A lição principal é que, enquanto o corpo tenta combater infecções, às vezes não sabe quando parar, levando a mais danos do que cura.
Enquanto a pesquisa continua para entender essas respostas, ela ilumina novas possibilidades para tratamentos que poderiam ajudar a equilibrar a resposta imunológica em pessoas com FC. Afinal, quando se trata de combater infecções, às vezes menos é mais!
Direções Futuras
À medida que a ciência continua a desvendar os detalhes intricados dessas respostas imunológicas, os pesquisadores estão a fim de encontrar maneiras de direcionar essas vias e melhorar os resultados dos pacientes. Uma avenida empolgante é o potencial para usar moduladores de CFTR. Essas terapias têm como objetivo restaurar a função da proteína CFTR, o que pode ajudar a normalizar a resposta imunológica, reduzir a inflamação e permitir um melhor controle das infecções fúngicas.
Resumindo, as interações complexas entre FC, suas respostas imunológicas e A. fumigatus não são apenas uma história de luta, mas também uma fonte de esperança para futuras terapias que possam elevar a qualidade de vida daqueles que lidam com a fibrose cística e seus fardos. É um clássico exemplo de lutar a boa luta, mas talvez com um plano mais estratégico!
Título: Increased NFAT and NFκB signalling contribute to the hyperinflammatory phenotype in response to Aspergillus fumigatus in cystic fibrosis
Resumo: Aspergillus fumigatus (Af) is a major mould pathogen found ubiquitously in the air. It commonly infects the airways of people with cystic fibrosis (CF) leading to Aspergillus bronchitis or allergic bronchopulmonary aspergillosis. Resident alveolar macrophages and recruited neutrophils are important first lines of defence for clearance of Af in the lung. However, their contribution to the inflammatory phenotype in CF during Af infection is not well understood. Here, utilising CFTR deficient mice we describe a hyperinflammatory phenotype in both acute and allergic murine models of pulmonary aspergillosis. We show that during aspergillosis, CFTR deficiency leads to increased alveolar macrophage death and persistent inflammation of the airways in CF, accompanied by impaired fungal control. Utilising CFTR deficient murine cells and primary human CF cells we show that at a cellular level there is increased activation of NF{kappa}B and NFAT in response to Af which, as in in vivo models, is associated with increased cell death and reduced fungal control. Taken together, these studies indicate that CFTR deficiency promotes increased activation of inflammatory pathways, the induction of macrophage cell death and reduced fungal control contributing to the hyper-inflammatory of pulmonary aspergillosis phenotypes in CF. Author SummaryThe airways of people with cystic fibrosis (pwCF) are commonly colonised with Aspergillus fumigatus (Af) resulting in a persistent hyperinflammatory state and the development of allergy. Understanding how first line defence innate cells, such as alveolar macrophages and neutrophils, contribute to this hyperinflammatory phenotype is important in developing novel treatments to preserve lung function in pwCF. In this study, we report that CFTR deficiency leads to increased alveolar macrophage death and persistent inflammation of the airways in pwCF, which is associated with impaired control of infection. We identify the increased activation of the transcription factors NF{kappa}B and NFAT as the mechanism of increased inflammatory cytokine production in CFTR deficient cells. This work is the first step in describing molecular mechanisms of hyperinflammation in CF in response to fungal infection and lays the groundwork for further dissection of inflammatory pathways to target with immunotherapeutic approaches.
Autores: Amelia Bercusson, Thomas J Williams, Nicholas J Simmonds, Eric WFW Alton, Uta Griesenbach, Anand Shah, Adilia Warris, Darius Armstrong-James
Última atualização: 2024-12-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.625998
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.625998.full.pdf
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