Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 30 IMUNIZAÇÃO COM BRADICININA INDUZ DOR E RESPOSTA IMUNE COM PERFIL TH1 IMMUNIZATION WITH BRADIKININ INDUCE PAIN AND TH1 STANDARD OF IMMUNE RESPONSE PAVANELLI, Wander Rogério 1 Resumo Estudos recentes demonstram que a infecção com T. cruzi está relacionada a atividade da bradicinina (BK). Esse peptídeo vasoativo é capaz de ativar essas células, promovendo sua maturação e estimulando o aumento na produção de IL-12, desta forma direcionando para uma resposta de células T antígeno específico com um perfil Th1 de resposta. Então este trabalho teve por objetivo, analisar o papel da BK como o adjuvante (polarização da resposta para Th1), e seu efeito hiperalgésico. Camundongos BALB/c foram tratados com o captopril 1 hora (h) antes da imunização com Ovalbumina (OVA) (10 µg/camundongo) ou com salina em emulsão de hidróxido de alumínio (alum) (50 ml/pata). Bradicinina BK (1ug/camundongo) foi injetada também em 5 camundongos diluída em emulsão de alum. A intensidade de hipernocicepção (dor) foi determinada usando o método de Von Frei, e ainda foi observado a produção das citocinas (IL-12 e IFN-γ) a partir do sobrenadante da cultura de células do baço de camundongos imunizados. Verificou-se que somente o alum era capaz de induzir dor nos camundongos tratado com o captopril, sugerindo que o alum possui uma pequena atividade na síntese das cininas (hiperalgesia induzida) que tende a aumentar quando na presença de bradicinina. Com relação aos níveis de citocinas, foi verificado que as células estimuladas in vivo com OVA dos camundongos tratados previamente (captopril) e imunizados com BK, apresentaram altos níveis (p<0.05) para as citocinas IL-12 e o IFN-γ quando na presença de OVA (estímulos) com relação aos outros grupos. Já com relação à produção dos anticorpos, nós verificamos que para IgG e IgG1, não houve diferenças entre os grupos, porém quanto para aos níveis de IgG2a, foi possível observar valores significativos para os camundongos previamente imunizados com BK. Estes dados preliminares indicam que os animais tratados com captopril e imunizados com BK, apresentaram polarização da resposta para um perfil característico de células Th1. Palavras chave: imunização, bradicinina, dor, reposta Th1. Abstract Recent studies have been demonstrate that the infection with Trypanossoma cruzi is linked to functional changes of the bradykinin (BK), that are peptides vasoactive capable to activity of the dendritics cells directly promoting maturation, and stimulating the increase of the production of IL-12, driven skewing of Ag-specific T cell response to type 1 cytokine profile. Then this work had for objective to analyze the paper of the (BK) as adjuvant (polarizing Th1), and to verify your effect hyperalgesic. BALB/c mice were treated with captopril 1h before immunization with OVA (10 µg/mouse) or saline in alum emulsions (50 ml/footpad). Bradykinin (BK) (1ug/mouse) was also injected in some mice diluted in the emulsion of alum. The intensity of hypernociception was determined using Von Frei metods, cytokines production from murine spleens of the mice immunization. It was verified that alum was capable to induce effect hyperalgesic in mouse treated with captopril, suggesting that the alum possesses a small presence in the kinins synthesis (hyperalgesia induced) that tends to increase when in the presence bradykinin. In relation to the cytokines levels obtained from the supernatants of the culture of cells the spleens, we verified that cells (in vivo priming with OVA) of the mice previously treated (captopril) and immunized with (BK), they presented strongly levels (p<0.05) for both cytokines IL-12 and IFN-γ when in the presence of OVA (stimulus) in relation to the other groups. Already in relation to the production of antibody, we verified that for IgG and IgG1, there were not statistical differences among the groups, however as for the levels of IgG2a, it was possible to observe that mice previously immunized with (BK) presented values significant increased (p<0.05). These preliminary data indicate that immunizations with OVA combined with bradykinin induce polarization of the response anti-OVA for a characteristic profile of cells Th1. Key-Words: immunization, bradikinin, pain, Th1 response. 1 Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina-Universidade de São PauloRibeirão Preto-SP-Brasil PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 Introdução A bradicinina é nonapeptídio que exerce suas ações, em concentração nanomolar, após interagir com receptores específicos (B1R e B2R) na membrana plasmática de células-alvo (ROCHA E SILVA et al., 1949). Recentes estudos têm sugerido que a infecção com T. cruzi está ligada a mudanças funcionais da atividade de potentes mediadores vasoativos, as cininas peptídeos proinflamatórios que medeiam diversas respostas vasculares e de dor no tecido danificado (LEE-LUNDBERG et al., 2005). Del Nery et al. (1997) descreveram a cruzipaina como uma cininogenase, enzima que degrada o cininogênio e da origem a bradicinina, sendo este o ponto de partida para uma série de estudos sobre o papel do sistema cinina na relação parasita hospedeiro. Tal processo ocorre pela clivagem dos cininogênios de alto peso molecular que, se encontram aderidos às células endoteliais ou disperso no plasma, pela atividade enzimática da kalicreína plasmática ou por outras cininogenases como a cruzipaína (DEL NERY et al., 1997) liberando peptídeos vasoativos, dentre eles a bradicinina (GUO et al., 2005). Alguns anos atrás foi demonstrado que formas tripomastigotas de T. cruzi, sinalizam e invadem células (cardiomiócitos e células endoteliais) que expressam receptores (B1R e B2R) de bradicinina (LIMA et al., 2002; SCHARFSTEIN et al., 2000; TORRICO et al., 1991). A análise do mecanismo de sinalização subjacente ao processo de infecção in vitro revelou que o parasita depende da cruzipaína para processar moléculas de cininogênios adsorvidas na superfície das células alvo. Uma vez liberada as cininas (ex: bradicinina) ligam-se aos receptores constitutivos (B2R), estimulando a formação de uma grande quantidade de íons Ca+, estes íons 31 acionam uma cascata de eventos intracelulares, promovendo aumento da atividade endocítica da célula alvo, tornando-a mais susceptível a infecção pelo parasita. Todorov et al., (2003); Scharfstein et al., (2000), observaram através da microscopia vital que a aplicação tópica de tripomastigotas no tecido da bolsa da bocecha de hamster, induz um vigoroso aumento da permeabilidade capilar. A análise desse processo revelou que o envolvimento da cruzipaína na formação de cininas só ocorre nas etapas mais tardias, quando ocorre um substancial acumulo de cininogênio (precursor de cininas) no local onde esta o parasita. Ainda foi verificado que BK é capaz de estimular aumento na produção de IL-12 e de moléculas coestimulatórias (CD80/86) em células dendríticas imaturas (iDCs) isoladas do baço. No entanto, as iDCs isoladas de animais genéticamente deficientes do receptor B2R não foram responsivas (SCHARFSTEIN et al., 2000). Em estudos realizados por (ALIBERTI et al., 2003) foi observado que camundongo BALB/c imunizados com OVA combinada a BK, desenvolviam forte polarização da resposta de células T CD4+ anti-OVA para um perfil característico de células Th1. Estes dados sugerem que a BK liberada nos sítios inflamatórios poderia interagir com ambos os receptores B1R e B2R nas células dentríticas e passar a estimular essas células, que com o aumento na produção de IL-12, direcionavam a resposta para o perfil Th1. Baseado neste contexto verificou-se, imunizações com BK/OVA e alum seriam capazes de ativar reposta do padrão Th1, com produção de IL-12 e IFN-γ, e ainda observamos se essas imunizações induziriam dor (efeito hiperalgésico). Baseado em nossos resultados, é possível sugerir que imunizações com BK, pode ser uma maneira importante de PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 induzir a resposta imune do hospedeiro, no sentindo de eliminar o patógeno no sítio da infecção. Material e Métodos Animais Foram utilizados camundongos machos BALB/c, com 6 a 8 semanas de idade em todos os experimentos. Os animais foram obtidos junto ao Biotério Central que é mantida e criada nesse Departamento de Imunologia - USP. Imunização e desafio Os animais foram previamente tratados com captopril (10mg/Kg/animal), para aumentar o 32 tempo de ação da BK, e logo em seguida foram imunizados (na pata), 2x com intervalos de 15 dias, com uma solução contendo BK (1µg/animal), OVA (10 µg/animal) em emulsão de alum (50µL/pata). O grupo controle negativo recebeu apenas salina, já o grupo controle positivo recebeu carraginina. Logo em seguida, o efeito hiperalgésico (dor) foi avaliado pelo método de Von Frei (Cunha, T.M., 2005) nos períodos (1, 3 e 5 horas), após a primeira imunização. Após o termino das imunizações, a material foi coletado, sendo o soro utilizado pra dosagem de anticorpos, e as células do baço obtidas para realização do ensaio de cultura, onde o sobrenadante foi coletado e utilizado para dosagem de citocinas. (quadro-1). Quadro1 – Protocolo de tratamento dos camundongos machos BALB/c Obtenção do soro imunizados com BK dos animais O sangue de animais imunizados foi coletado via punção venosa no 31º dia após as imunizações. O soro obtido através da centrifugação do sangue total a 1000 x g por 5 minutos foi aliquotado (100 µL), congelado e armazenado a uma temperatura de -20ºC. Dosagem de anticorpos Placas para ELISA de baixa afinidade (Corning, New York) foram recobertas (50µL/poço) com tampão carbonato-bicarbonato 0,06M, pH 9.5, contendo antígeno de T. cruzi. Incubamos a placa por 24 horas a 4oC em câmara úmida. As placas foram lavadas 3 vezes com solução tamponada de fosfato (PBS), pH 7,2, contendo 0,05% de Tween 20 (PBS-T) em lavador automático de placas (Immunowash 1575, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA) e, incubadas com solução de PBS acrescido de 5% de leite em pó (PBS-M), durante 1 a 2 horas à temperatura ambiente. Após esse período de incubação, a solução de PBS-M foi descartada e a placa lavada 1 vez com PBS-T no lavador de placas. Aos poços da placa foram adicionadas, em duplicata, as amostras de soro em PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 diferentes diluições (1/10 a 1/20) em PBS-M, e incubamos por 2 horas a 37ºC em câmara úmida. A placa foi lavada 6 vezes com PBS-T e adicionaremos os anticorpos anti-imunoglobulina de camundongo. Utilizamos anticorpo antiIgG feito em cabra marcado com peroxidase (Pierce, Rockford, USA) e, para dosagem de IgG1 e IgG2a utilizamos anticorpos anti-IgG1 ou antiIgG2a não marcado feito em coelho (ZIMED, Califórnia, USA), os quais foram detectados utilizando-se anticorpo anticoelho feito em cabra conjugado com peroxidase (Life Technologies Inc., Gaithersburg, MD). Novamente as placas foram incubadas por 1 hora a 37oC em câmara úmida e lavadas 6 vezes com PBS-T. Adicionamos às placas o substrato da peroxidase, o ortofenildiamina-2HCl (OPD) (Abbot Laboratories, Abbot Park, IL, USA). A reação colorimétrica foi bloqueada após 10 minutos com ácido sulfúrico (Merck) 1N e a leitura realizada a 490nm em leitor de microplacas (EMAX, Molecular Devices Corporation, Sunnyvale, CA, USA). A densidade óptica obtida no soro de camundongos não infectados em uma diluição de 1:20 foi utilizado como cutoff para cada isotipo. A densidade óptica de cada diluição do soro dos animais infectados foram comparadas com a densidade óptica dos animais controles e o título para cada amostra expresso segundo a maior diluição conseguida. Cultura de células do baço Células do baço dos camundongos imunizados foram cultivadas em triplicatas em placas com 48 poços, na concentração de 1 x106 cells/mL em meio contendo RPMI 1640, soro bovino fetal 10%, e ainda com ou sem antígeno (OVA) adicionado na concentração de 50 µg/ml. As células foram cultivadas por 48 horas em estufa de 5% CO2 a 37ºC. O sobrenadante da cultura foi coletado e armazenados em -80°C até que IFN-γ e 33 IL-12 foram dosados usando o método de ELISA. Dosagem das citocinas por ELISA A concentração das citocinas (IFNγ, IL-12) presentes nos sobrenadantes da cultura de células do baço, foi dosada pelo método imunoenzimático (ELISA) utilizando-se “kit” comercial (OpTEIA, BD Biosciences, San Diego, CA) seguindo as recomendações do fabricante. A leitura da reação colorimétrica foi realizada a 450 nm em leitor de microplacas (EMAX, Molecular Devices Corporation, Sunnyvale, CA, USA). A concentração das citocinas nos sobrenadantes analisados foi determinada a partir dos valores obtidos com a curvapadrão realizada com as diferentes diluições da proteína recombinante. Analise Estatística Os resultados foram expressos como média e desvio padrão (SD) dos resultados obtidos para cada grupo. A análise estatística foi realizada utilizandose o programa Instat (INSTAT software, GraphPad, San Diego, CA). Valores de p<0.05 e p<0.01 foram considerados como indicativo de significância. Resultados e Discussão Imunização com bradicinina induz efeito hiperalgésico Foi possível observar que as imunizações com BK induziram dor, nos três períodos analisados, quando comparado com o grupo controle (Salina) (figura-1), um efeito não desejado quando se pensa em utilizá-la como estratégias pra eliminação do parasita. Este efeito foi também ampliado ao fazer uso do captopril, um inibidor da Enzima Convertedora de Angiotensina (ECA), na resposta edematogênica induzida por tripomastigotas, cepa DM28c (TODOROV et al., 2002). PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 34 Figura 1 - Imunização com bradicinina induz dor (efeito hiperalgésico). Os camundongos foram divididos em 5 grupos, sendo o grupo (A) - Tratados com Captopril ( 10 µg) 1 hora antes + 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL Alum, grupo (B) - 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, e grupo (C) Tratados com Captopril (10 µg) 1 hora antes + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, grupo salina (controle negativo) e grupo carraginina (controle positivo). Nos períodos de (1, 3 e 5 horas) após a primeira imunização, o efeito hiperalgésico (Dor) foi quantificada utilizando um método de Von frei (CUNHA, T.M., 2005). A carraginina foi utilizada como controle positivo e salina como controle negativo. * p<0.05 valores considerados estatisticamente significantes quando comparados com o grupo salina. Imunização com bradicinina induz produção de anticorpos do padrão Th1 O sangue dos animais imunizados foram previamente coletados e o soro obtido para a dosagem de anticorpos IgG total, Ig G 1 e IgG 2a. Foi observado que os animais previamente tratados com captopril e imunizados apresentaram altas concentrações de anticorpos IgG 2a antiOVA (perfil Th1 de reposta) quando comparado com os animais apenas imunizados e/ou apenas tratados com captopril (figura-2). Imunização com bradicinina induz produção de IL-12 Células do baço de camundongos previamente imunizados foram incubadas por 48h com um mitógeno sintético Concanavalina-A (Con-A) (10µg/mL) e OVA (20µg/mL) em estufa de CO2 a 37ºC. Os níveis de IL-12 foram então avaliados a partir do sobrenadante da cultura por ELISA. Foi observada que as células do baço de todos os animais previamente imunizados com BK, produziram altas concentração de IL-12 na presença de OVA, quando comparado com o controle meio de cultura de células (RPMI) (figura-3). Portanto è possível sugerir que as imunizações com BK induzem ativação de células dendríticas a produzirem IL-12, este procedimento induziu forte polarização da resposta CD4+ T antiOVA para um perfil característico de células Th1. Condizente com este efeito, os animais imunizados com OVA/BK foram protegidos da inflamação alérgica (eosinofilia na pleura), um efeito que seria de outro modo mediado por linfócitos Th2 (ALIBERTI et al., 2003). Imunização com produção de IFN-γ bradicinina induz Novamente, células do baço dos camundongos previamente imunizados foram incubadas por 48h com Con-A (10µg/mL) e OVA (20µg/mL) em estufa PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 de CO2 a 37ºC. Os níveis de IFN-γ foram então avaliados a partir do sobrenadante da cultura por ELISA. Para abordar diretamente esta questão, Scharfstein et al.,(2000) questionaram se BK/LBK seriam capazes de ativar diretamente células dendríticas imaturas (iDCs), promovendo a sua maturação. Com efeito, BK foi capaz de estimular aumento de produção de IL-12 e de 35 moléculas co-estimulatórias (CD80/86) nas células dendríticas imaturas CD11c+ (iDCs) isoladas de baço. Consistente com o seu presumido papel de sinal de perigo, a BK induziu a migração de DCs para os linfonodos drenantes (DLN). E uma vez ativada por BK (ex. maduras), essas células foram capazes de apresentar antígenos para linfócitos T “naive”. Figura 2 - Produção de anticorpos em camundongos imunizados com BK. Os camundongos foram divididos em 4 grupos, sendo o grupo (A) - Tratados com Captopril ( 10 µg) 1 hora antes + 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL Alum, grupo (B) - 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, e grupo (C) - Tratados com Captopril (10 µg) 1 hora antes + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, grupo salina (controle negativo). O soro foi coletado e usado para detectar a produção de IgG total, IgG1 e IgG 2a através de ELISA. Os resultados são expressos como média±SD. * p<0.05 e ** p<0.05 valores considerados estatisticamente significantes quando comparado com RPMI. Nesse trabalho foi observado que as células do baço dos animais previamente imunizados com BK (grupo B e C) produziram altas concentrações de IFN-γ na presença de OVA, quando comparado com controle (RPMI) (figura-4). Vale destacar que a utilização da bradicinina sintética como adjuvante não foi capaz de promover a polarização de Th1 em animais geneticamente deficientes de IL12p40 imunizados com OVA, fato que implicou a participação do receptor B2 de bradicinina na ativação da resposta inata, e conseqüentemente, no mecanismo de instrução/polarização Th1 dependente de IL-12 (HUNTER et al., 1996). Estes dados preliminares indicam que imunizações, com OVA combinada a BK, podem reduzir a concentração do parasita no tecido cardíaco dos camundongos infectados, diminuindo a gravidade da infecção no coração. PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 36 Fig. 3- Produção de IL-12 a partir das células do baço de camundongos imunizados com BK. Os camundongos foram divididos em 3 grupos, sendo o grupo (A) - Tratados com Captopril ( 10 µg) 1 hora antes + 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL Alum, grupo (B) - 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, e grupo (C) - Tratados com Captopril (10 µg) 1 hora antes + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum. As células do baço dos camundongos foram incubadas por 4 dias com RPMI (meio de cultura), Con-A (10µg/mL) e OVA (20µg/mL). Em seguida o sobrenadante foi obtido e analisado por Elisa o nível de IL12. Os resultados são expressos como média±SD. * p<0.05 valores considerados estatisticamente significantes quando comparado com RPMI. Fig. 4- Produção de IFN-γ a partir das células do baço de camundongos imunizados com BK. Os camundongos foram divididos em 3 grupos, sendo o grupo (A) - Tratados com Captopril ( 10 µg) 1 hora antes + 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL Alum, grupo (B) - 1 µg de BK + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum, e grupo (C) - Tratados com Captopril (10 µg) 1 hora antes + 10 µg OVA + 0.05 mL de Alum. As células do baço dos camundongos foram incubadas por 4 dias com RPMI (meio de cultura), Con-A (10µg/mL) e OVA (20µg/mL). Em seguida o sobrenadante foi obtido e os níveis de IL-12 quantificados por Elisa. Os resultados são expresso como média±SD. * p<0.05 e ** p<0.01 valores considerados estatisticamente significantes quando comparado com RPMI. PAVANELLI, Wander Rogério Interbio v.1 n.2 2007 - ISSN 1981-3775 Esse resultado foi comprovado num processo de imunização com OVA combinada a BK, onde tal procedimento induziu forte polarização da resposta CD4+T antiOVA para um perfil característico de células Th1, com produção de citocinas como IL-12 e IFNγ. Portanto o conhecimento do papel da BK, citocinas (IFN-γ e IL-12) na imunopatogênese das Doenças de Chagas, certamente foi útil não apenas para o entendimento dos mecanismos que podem levar a resistência à doença ou ao dano tecidual, mas também colaborar no desenvolvimento de estratégias terapêuticas, incluindo a utilização de vacinas e de imunoterapia. Referências Bibliográficas ALIBERTI, J., et al. Bradykinin induces IL-12 production by dendritic cells: a danger signal that drives Th1 polarization. J. Immunol. v. 1;170, n. 11. p. 5349-53, 2003. CUNHA, T.M., et al. A cascade of cytokines mediates mechanical inflammatory hypernociception in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, United States, v. 102, n. 5, p. 1755-1760, 2005. 37 LIMA, A.P, et al. Heparan sulfate modulates kininrelease by Trypanosoma cruzi thorough the activity of cruzipain. J Biol Chem,.v. 277, p.5875-5881, 2002. ROCHA E SILVA, M.; BERALDO, W.T; ROSENFELD, G. Bradykinin, a hypotensive and smooth muscle stimulating factor released from plasma globulin by snake venoms and by trypsin. Am J Physiol; v.156, p.261-73, 1949. SHARFSTEIN, J. et al. Host cell invasion by Trypanosoma cruzi is potenetiated by activation of bradikinin B2 receptors, J. Exp Med. ,v. 192, p. 1289-1299. 2000 TODOROV A.L., et al. Trypanosoma cruzi induces edematogenic responses in mice and invades cardiomyocytes and endothelial cells in vitro by activating distinct kinin receptor subtypes (B1/B2). The FASEB Journal. V. 20, 2002. TODOROV A.G, et al. Trypanosoma cruzi induces edematogenic responses in mice and invades cardiomyocytes and endothelial cells in vitro by activating distinct kinin receptor (B1/B2) subtypes FASEB J.;v. 17, n. 1, p. 73-5, jan 2003. TORRICO F., et al. Endogenous IFN-gamma is required for resistance to acute Trypanosoma cruzi infection in mice, J. Immunol. v.146 p. 3626–3632, 1991. DEL NERY.E., et al. Kininogenase activity by the major cysteinyl proteinase (cruzipain) from Trypanosoma cruzi. L. J. Biol. Chem., v.272, p. 25713–25718, 1997. GUO, Y.L,; COLMAN, R,W. Two faces of highmolecular-weight kininogen (HK) in angiogenesis: bradykinin turns it on and cleaved HK (HKa) turns it off. J. Thromb Haemost. Feb 23, 2005. HUNTER, C.A..; SLIFER, T.; ARAUJO, F.G., Interleukin-12mediated resistance to Trypanosoma cruzi is dependent on tumor necrosis factor alpha and gamma interferon, Infect. Immun., v. 64, p.2381–2386, 1996. LEEB-LUNDBERG, L.M., et al. International union of pharmacology. XLV. Classification of the kinin receptor family: from molecular mechanisms to pathophysiological consequences. Pharmacol Rev. Mar; v. 57, n. 1, p. 27-77, 2005 PAVANELLI, Wander Rogério