Universidade Federal da Bahia PPGIm Instituto de Ciências da Saúde Programa de Pós-graduação em Imunologia TESE DE DOUTORADO LUCIANA SANTOS CARDOSO Modulação da resposta imune alérgica por antígenos de Schistosoma mansoni Salvador – BA 2009 Luciana Santos Cardoso Modulação da resposta imune alérgica por antígenos de Schistosoma mansoni Tese apresentada ao Programa de Pósgraduação em Imunologia, Instituto de Ciências da Saúde, Universidade Federal da Bahia, como pré-requisito obrigatório para obtenção do grau de Doutor em Imunologia. Orientadora: Prof. Dra. Andrade Santos Araujo Salvador – Bahia 2009 Maria Ilma Ficha Catalográfica elaborada pela BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DA UFBA C268 Cardoso, Luciana Santos Modulação da resposta imune alérgica por antígenos de Schistosoma mansoni / Luciana Santos Cardoso. - Salvador, 2009. 112 f. ; il. Tese (doutorado) - Universidade Federal da Bahia, Instituto de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Imunologia, 2009. Orientadora: Prof. Dra. Maria Ilma Andrade Santos Araújo 1. Alergia e Imunologia. 2. Alergia. 3. Asma. 4. Antígenos de Schistosoma mansoni. I. Araújo, Maria Ilma Andrade Santos. II. Universidade Federal da Bahia. Instituto de Ciências da Saúde. III. Título. CDU: 616.995.122:616.248 Dedico este trabalho aos meus pais Renildo e Helena pelo amor incondicional que eles têm por mim AGRADECIMENTOS A Deus, À Profa. Maria Ilma Araujo, orientadora do meu trabalho e exemplo de pesquisadora e de professora, cujo trabalho é baseado na competência, dedicação e sobretudo na ética. Desta admiração e encantamento que tenho pela forma como ela se se dedica com afinco e amor à sua profissão de pesquisadora e professora, surgiu a minha vocação. Ao Dr. Sérgio Costa Oliveira pela contribuição tão importante neste trabalho; Ao Dr. Edgar M Carvalho pelos sábios conselhos; A todos os participantes do nosso Grupo de Helmintíases e Alergia, Profa. Leda, Cecília, Régis, Aline, Luciane, Joanemille, Rafael, Giuseppe e Gil, pessoas tão competentes e dedicadas; Aos meus amigos e companheiros nesta jornada Thiago, Ricardo e Robson, que tanto me apoiam e incentivam; Ao Grupo do Serviço de Imunologia, especialmente Glória, Silvane, Olívia, Márcia, Andréa, Thaís, Anselmo, Rajen, Eliane, Léa, Elbe, Lúcia, Orlando, Cristiano e Dorival; Ao Grupo da UFMG, Lucila, Fábio, Michele (in memorian) e Sandra, por terem me recebido tão bem e me ajudado bastante e especialmente ao Dr. Alfredo Góes, pela colaboração tão importante; A minha família, pela constante participação em todos os momentos e, em especial ao meu irmão Fábio e minha prima Lília Kátia, pessoas essenciais em minha vida; Às amigas Thaís Almeida e Carol, pelo apoio e conselhos tão importantes. A Divaldo pela companhia sempre tão presente. A todos os professores, funcionários e colegas do Programa de Pós-graduação em Imunologia. Aos Indivíduos participantes das pesquisas. “...Nessa mesma noite, Deus apareceu ao rei e disse: Pede o que desejas, que eu te dou. Salomão respondeu a Deus: Dignai-vos, portanto a conceder-me a sabedoria e a inteligência... Disse Deus a Salomão: Pois bem, a sabedoria e a inteligência ser-te-ão concedidas, mas também riquezas, tesouros e glória...” II Crônicas 1, vs. 7 a12 RESUMO A prevalência das doenças alérgicas vem aumentando nas últimas três décadas, representando um grande problema de saúde pública. A infecção pelo Schistosoma mansoni tem sido associada com a proteção contra alergias. Os mecanismos envolvidos nesta associação incluem a produção de células e citocinas regulatórias. Objetivo: Avaliar a resposta imune induzida pelos antígenos do S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 in vitro em células de indivíduos asmáticos e em modelo experimental de asma induzida por OVA. Métodos: Células mononucleares de sangue periférico (CMSP) de indivíduos asmáticos não infectados foram estimuladas in vitro com Sm22.6, PIII e Sm29 para caracterizar o perfil de citocinas induzido por estes antígenos. A frequência de células produtoras de IL-10 e a habilidade destes antígenos em modularem a resposta do tipo Th2 alérgeno-específica foram também avaliadas. As citocinas foram mensuradas em sobrenadantes pela técnica de ELISA e os fenótipos das células produtoras de IL-10 foram determinados usando citometria de fluxo. Para o estudo experimental, foi utilizado o modelo de asma induzido por ovalbumina (OVA). Os camundongos receberam três doses dos diferentes antígenos do S. mansoni. A histopatologia e a atividade da peroxidase eosinofílica do pulmão foram avaliadas, assim como a celularidade no lavado brônquio-alveolar (BAL) e os níveis séricos de IgE e de citocinas no BAL. Adicionalmente, foi avaliada a frequência de células TCD4+ expressando Foxp3+ e IL-10+ em culturas estimuladas com OVA. Resultados: Foi observado uma alta produção de IL-10 por células de indivíduos asmáticos não infectados em resposta aos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 (451 ± 350 pg/mL, 364 ± 289 pg/mL e 712 ± 368 pg/mL, respectivamente), comparados às culturas não estimuladas. Não houve diferença significativa nos níveis de IFN-γ, IL-5 e IL-13 após estímulo com os diferentes antígenos. As células CD4+CD25+ e CD14+ foram as principais fontes de IL-10 nas culturas estimuladas com os antígenos do S. mansoni. Além disso, a adição destes antígenos às culturas estimuladas com Der p1 levou a um aumento significativo nos níveis de IL-10 (p<0,0001 para todos os antígenos) e redução nos níveis de IL-5 (p<0,05 para culturas estimuladas com Der p1 e Sm22.6 ou Sm29, comparadas com Der p1 apenas). No modelo murino de asma a imunização com Sm22.6, PIII e Sm29 levou a uma redução no número de células totais e eosinófilos no BAL e nos níveis de IgE específica para OVA, comparados aos camundongos não imunizados. Adicionalmente, os níveis de IL-4 e IL-5 no BAL dos camundongos imunizados com PIII e Sm22.6 foram diminuídos, enquanto que os níveis de IL-10 foram maiores em camundongos imunizados com Sm22.6. A frequência de células TCD4+Foxp3+ foi maior no grupo de camundongos que receberam Sm22.6, Sm29 e PIII, sendo a freqüência de células TCD4+IL-10+ elevada apenas em camundongos imunizados com Sm22.6. Conclusão: Os antígenos do S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 possuem a habilidade para modular os mediadores inflamatórios alérgicos in vitro por CMSP de indivíduos asmáticos e em modelo murino de asma. Estes antígenos podem representar futuras estratégias para prevenir doenças alérgicas. Palavras-chave: alergia, asma, antígenos de S. mansoni ABSTRACT The prevalence of allergic diseases has been increasing over the last three decades, representing a major health problem. Schistosoma mansoni infection has been associated with protection against allergies. The mechanisms underlying this association may include the production of regulatory cells and cytokines. Objective: To evaluate the immune response induced by the S. mansoni antigens Sm22.6, PIII and Sm29 in vitro in cells of asthmatic individuals and in an experimental model of OVA-induced asthma. Methods: Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of uninfected asthmatic individuals were stimulated in vitro with the Sm22.6, PIII and Sm29 to characterize the profile of cytokine induced by these antigens. The frequency of cells producing IL-10 and the ability of these antigens in downmodulating the allergen-specific Th2 response IL-10 were also evaluated. Cytokines were measured in the supernatants by ELISA and the phenotype of cells producing IL-10 was assessed using flow cytometry. For the exprerimental study, a model of ovalbumin (OVA)-induced asthma in mice was used. Mice were given three doses of the different S. mansoni antigens. Histopathology and eosinophil peroxidase activity in lung were evaluated, as well as the cellularity of bronchoalveolar lavage (BAL), IgE levels in serum and cytokines in BAL. Additionally, the frequency of TCD4 cells expressing Foxp3 and IL-10 in cultures stimulated with OVA was also evaluated. Results: It was observed a high production of IL-10 by cells of uninfected asthmatic individuals in response to the Sm22.6, PIII and Sm29 antigens (451 ± 350 pg/mL, 364 ± 289 pg/mL, 712 ± 368 pg/mL, respectively), compared to non-stimulated cultures. There was no significant diference in the levels of IFN-γ, IL-5 and IL-13 after stimulation of the cells with the different antigens. The CD4+CD25+ and CD14+ cells were the main source of IL-10 in the cultures stimulated with S. mansoni antigens. Moreover, the addition of the different S. mansoni antigens to the cultures stimulated with Der p1 resulted in an increased levels of IL-10 (p<0.0001 to all antigens) and reduced levels of IL-5 (p<0.05 to cultures stimulated with Der p1 plus Sm22.6 and Sm29, compared with Der p1 alone). In murine model of asthma the immunization with Sm22.6, PIII and Sm29 lead to a reduction in the number of total cells and eosinophils in BAL and the levels of OVA-specific IgE, compared to non-immunized mice. Aditionaly, the levels of IL-4 and IL-5 in the BAL of mice immunized with PIII and Sm22.6 were decreased, while the levels of IL-10 were higher in mice immunized with Sm22.6. The frequency of CD4+Foxp3+T cells was higher in the groups of mice receiving Sm22.6, Sm29 and PIII, being the frequency of CD4+IL10+T cells only higher in mice immunized with Sm22.6. Conclusion: The S. mansoni antigens Sm22.6, PIII and Sm29 are able to down-modulate the allergic inflammatory mediators in vitro by PBMC of asthmatic individuals and in murine model of asthma. These antigens could represent futures strategies to prevent allergic diseases. Key words: allergy, asthma, S. mansoni antigens LISTA DE FIGURAS Figura 1. Estratégias viáveis para regulação da resposta imune alérgica. Adaptado de Araujo e cols, 2009, Inflammation and Allergy – Drug Targets (Submetido). 22 Figura 2. Imagem densitométrica de fluorescência não específica por tamanho (FSC) e granulosidade (SSC) celular, identificando as populações de linfócitos, região 1 (G1) e monócitos, região 2 (G2)......................................................................50 Figura 3. Imagem densitométrica de fluorescência específica de células mononucleares do sangue periférico, selecionada na janela de linfócitos, após marcação com isotipos controles. O diagrama é representativo de um experimento. ......................................................................................................50 Figura 4. Indução da inflamação das vias aéreas e imunização com antígenos de S. mansoni..............................................................................................................53 Figura 5. Imagem densitométrica de fluorescência não específica, mostrando a região de seleção da população de linfócitos, G1 (A) e de fluorescência específica, selecionada na janela de linfócitos, após marcação com anticorpos fluorescentes específicos para Foxp3 (B) e para IL-10 (C). O diagrama é representativo de um experimento.....................................................................58 Figura 6. Níveis de IL-10 (A), IL-5 (B) e IL-13 (C) e IFN-γ (D) produzidos por células mononucleares de sangue periférico de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni estimuladas in vitro com os antígenos de S. mansoni.....................63 Figura 7. Níveis de IL-10 (A), IL-5 (B) e IL-13 (C) e IFN-γ (D) produzidos por células mononucleares de sangue periférico de asmáticos não infectados pelo S. mansoni, estimuladas in vitro com os antígenos do parasita. ............................65 Figura 8. Níveis de IL-10 em culturas de CMSP de asmáticos não infectados estimuladas com Der p1 na presença ou ausência dos antígenos Sm22.6 (A), PIII (B) e Sm29 (C).............................................................................................67 Figura 9. Níveis de IL-5 em culturas de CMSP de asmáticos não infectados estimuladas com Der p1 na presença ou ausência dos antígenos Sm22.6 (A), PIII (B) e Sm29 (C), respectivamente. ...............................................................68 Figura 10. Figura representativa de corte histológico de pulmão mostrando o processo inflamatório das vias aéreas induzido por OVA nos camundongos BALB/c imunizados ou não com os antígenos do S. mansoni. ..........................72 Figura 11. Níveis de IgE específica para OVA no soro (A) e de peroxidase eosinofílica (EPO) no pulmão (B) dos camundongos não imunizados e imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29, IPSE e PBS, respectivamente.................................................................................................76 Figura 12. Efeito da imunização com antígenos de S. mansoni sobre a produção de citocinas no BAL. Níveis de IL-4, IL-5, IL-10 e IFN-γ nos diferentes grupos de camundongos (Figuras A, B, C e D, respectivamente). .....................................78 Figura 13. Frequência de células TCD4+Foxp3+ (A) e TCD4+IL-10+ (B) em células do pulmão de camundongos asmáticos imunizados ou não com os antígenos de S. mansoni..............................................................................................................80 LISTA DE TABELAS Tabela I. Mecanismos induzidos pela infecção por helmintos ou seus produtos na modulação das doenças de base imunológica...................................................37 Tabela II. Características demográficas e intensidade de infecção dos indivíduos infectados com S. mansoni e asmáticos não infectados. ...................................60 Tabela III. Freqüência de células mononucleares de sangue periférico expressando IL-10 intracelular em culturas não estimuladas e estimuladas com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 de indivíduos asmáticos não infectados pelo Schistosoma mansoni..............................................................................................................69 Tabela IV. Número de células totais e contagem diferencial (x 105) no BAL dos camundongos asmáticos não imunizados e imunizados com os diferentes antígenos do S. mansoni....................................................................................74 LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS BAL Lavado brônquio alveolar BSA Fração V de albumina bovina CD Do inglês “clusters of differentiation” CMSP Células mononucleares do sangue periférico CTLA-4 Do inglês “Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4” Der p 1 Alérgeno 1 do Dermatophagoides pteronyssinus DO Densidade ótica DP Desvio padrão ELISA Do inglês “Enzyme Like Immunosorbent Assay” EPO Peroxidase eosinofílica FPLC Do inglês “Fast Protein Liquid Chromatography” IFN-γ Interferon-gamma H2O2 Peróxido de Hidrogênio H2SO4 Ácido Sulfúrico HTAB Do inglês “Hexadecyltrimethylammonium bromide” Ig Imunoglobulina IL Interleucina IPSE Do inglês “IL-4-inducing principle of S. mansoni eggs” IPTG Isopropil-beta-D-tiogalactopiranosídeo KDa Kilodálton LPS Lipopolissacarídeos LB Lúria-Bertani NO Óxido Nítrico OPD Orto-fenilenodiamina OVA Ovalbumina PBS Tampão fosfato-salina PHA Fitohemaglutinina PMB Polimixina B SEA Antígeno Solúvel do Ovo do S. mansoni SWAP Antígeno Solúvel do Verme Adulto do S. mansoni Th Do inglês: “T helper” TLR Do inglês “Toll-like receptor” TNF Fator de Necrose Tumoral VLA-4 Do inglês “Very Late Antigen-4” SUMÁRIO 1. Introdução ............................................................................................................ 19 1.1 Resposta imune na infecção pelo Schistosoma mansoni ................................24 1.2 Resposta imune nas alergias e na asma .........................................................28 1.3 Regulação da resposta imune alérgica por helmintos em humanos................32 1.4 Regulação da resposta imune alérgica por helmintos em modelo experimental ...............................................................................................................................36 2. Hipótese ............................................................................................................... 39 3. Objetivos .............................................................................................................. 39 3.1 Objetivo Geral..................................................................................................39 3.2 Objetivos Específicos.......................................................................................39 4. Materiais e Métodos ............................................................................................. 40 4.1 Metodologia aplicada aos objetivos específicos 1, 2 e 3 .................................40 4.1.1 Desenho do estudo e cálculo amostral .....................................................40 4.1.2 Critérios de inclusão..................................................................................41 4.1.3 Critérios de exclusão.................................................................................42 4.1.4 Obtenção dos antígenos de S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 .................43 4.1.5 Avaliação laboratorial dos indivíduos recrutados nos dois grupos ............45 4.1.6 Avaliação da resposta imune celular.........................................................47 4.1.7 Análise da fonte produtora de IL-10 ..........................................................48 4.1.8 Análise dos dados .....................................................................................51 4.1.9 Considerações éticas ................................................................................51 4.2 Metodologia aplicada aos objetivos específicos 4 e 5 .....................................52 4.2.1 Obtenção do modelo experimental de asma e imunização dos camundongos com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29 e IPSE ...........................52 4.2.2 Obtenção do lavado brônquio-alveolar e determinação de citocinas ........54 4.2.3 Avaliação de IgE específico para OVA......................................................54 4.2.4 Avaliação da inflamação nos pulmões ......................................................55 4.2.5 Ensaio para detecção de peroxidase eosinofílica (EPO) ..........................56 4.2.6 Avaliação da freqüência de células TCD4+Foxp3+ e TCD4+IL-10+ em células de pulmão dos camundongos asmáticos imunizados ou não com os antígenos do S. mansoni....................................................................................56 4.2.7 Análise dos dados .....................................................................................59 4.2.7 Considerações éticas ................................................................................59 5. Resultados ........................................................................................................... 60 5.1 Resultados referentes aos objetivos específicos 1, 2 e 3 ...............................60 5.1.1 Características demográficas dos indivíduos avaliados no estudo ...........60 5.1.2 Produção de citocinas por CMSP de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni .................................................................................................61 5.1.3 Produção de citocinas por CMSP de asmáticos não infectados pelo S. mansoni .........................................................................................................64 5.1.4 Efeito da adição de antígenos do S. mansoni sobre a produção de IL-10 e IL-5 induzida pelo alérgeno 1 do Dermatophagoides pteronyssinus (Der p1)....66 5.1.5 Frequência de CMSP produtoras de IL-10 após estimulação in vitro com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29.....................................................................69 5.2 Resultados referentes aos objetivos específicos 4 e 5 ....................................71 5.2.1 Modulação da inflamação das vias aéreas em modelo murino de asma induzido por OVA pela imunização com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 .....71 5.2.2 Efeito da imunização com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 sobre a celularidade do lavado brônquio-alveolar (BAL) dos camundongos dos diferentes grupos ...............................................................................................73 5.2.3 Mediadores inflamatórios em camundongos imunizados e não imunizados com os antígenos do S. mansoni .......................................................................75 5.2.5 Frequência (%) de células CD4+ no pulmão dos diferentes grupos de camundongos, expressando a molécula Foxp3 e a citocina IL-10.....................79 6. Discussão............................................................................................................. 81 7. Resumo dos resultados........................................................................................ 88 8. Conclusões........................................................................................................... 89 9. Referências .......................................................................................................... 90 10. Anexos................................................................................................................102 19 1. INTRODUÇÃO Nas últimas três décadas vem sendo observado um aumento na prevalência de doenças alérgicas em países industrializados em relação aos países em desenvolvimento (WHO/NHLBI; Romagnani 1997; Sears 1997; Umetsu e cols. 2002). O desencadeamento destas doenças envolve a predisposição genética e fatores ambientais, entretanto, evidências vêm se acumulando de que a resposta imune participa diretamente para o desenvolvimento das mesmas (Carrada Bravo 2002). Foi demonstrado que pacientes leucêmicos sem história prévia de doenças alérgicas desenvolvem essas doenças após transplante de medula óssea de doadores alérgicos (Saarinen 1984; Agosti e cols. 1988). Dentre as doenças alérgicas a asma é uma das mais prevalentes e graves, afetando aproximadamente 300 milhões de pessoas no mundo (Braman 2006). É uma doença complexa e multifatorial, entretanto é bem conhecido o papel fundamental das células TCD4+ do tipo Th2 na imunopatogenia da mesma (Wills-Karp 1999). Estas células secretam IL-4 e IL-13 que induzem e mantêm a produção de IgE por células B, e IL-5, que induz o recrutamento, diferenciação e infiltração de eosinófilos na mucosa brônquica (Foster e cols. 1996). Além das ações acima referidas, a IL-4, que é também produzida por mastócitos ativados, é um fator de diferenciação para células Th2, perpetuando o processo inflamatório (Yssel e cols. 1993). Como conseqüência da ativação desses diversos tipos celulares, ocorre a produção de muco e hiperreatividade brônquica, o que leva aos sintomas da doença. Além das células Th2, subpopulações de células Th1 ativadas que produzem IFN-γ e TNF-α contribuem para a reação inflamatória associada ao dano tecidual na asma (Smart e Kemp 2002; Cho e cols. 2005), e recentemente vêm surgindo algumas evidências de que a inflamação pulmonar alérgica é agravada pela presença das citocinas IL-25, IL-33 e IL-17 (Cheung e cols. 2006; Ballantyne e cols. 2007; Nakajima e Takatsu 2007). A população de linfócitos T do cordão umbilical de recém-nascidos tem fenótipo Th2, semelhante ao observado em adultos atópicos. Por esse perfil de células T supõe-se que haveria uma predisposição natural para o desenvolvimento de doenças alérgicas no homem. Entretanto, nos primeiros meses de vida há uma mudança para 20 o fenótipo Th1, semelhante ao de adultos não atópicos (Prescott e cols. 1998; Holt e cols. 1999). Estudos mostram que infecções pelo vírus A da hepatite, pelo Toxoplasma gondii e pelo Helicobacter pylori reduzem em 60% o risco de atopia, como revisado por Matricardi e colaboradores (Matricardi e cols. 2000), sugerindo que estímulos ambientais como infecções virais e bacterianas seriam responsáveis pelo equilíbrio imunológico, desviando o tipo de resposta para o pólo Th1 e prevenindo as doenças atópicas. Esta é a chamada “Hipótese da Higiene”, que sugere que o aumento da incidência de asma em países em desenvolvimento teria como causa a melhora das condições de saneamento, a redução das parasitoses, a diminuição da exposição a agentes infecciosos, as campanhas de vacinação em massa e ao uso abusivo de antibióticos. Ainda segundo esta hipótese, a falta de regulação da resposta imune pela ausência de contato com antígenos que induzam uma resposta do tipo Th1, a exemplo de infecções bacterianas e virais, manteria a resposta Th2 da criança recém nata predispondo-a as doenças alérgicas (Strachan 1989; Strachan 2000; Yazdanbakhsh e cols. 2002). Baseando-se no princípio de que a ausência de estímulo antigênico para o padrão de resposta Th1 resultaria na polarização da resposta para o tipo Th2 e conseqüente aumento na prevalência das doenças alérgicas, seria esperado que em países desenvolvidos onde é elevada a prevalência de alergia, houvesse uma baixa prevalência de doenças auto-imunes mediadas pela resposta do tipo Th1. Entretanto, estudos mostram que tem havido nestes países aumento na prevalência não apenas de doenças alérgicas, mas de doenças auto-imunes, a exemplo da esclerose múltipla (Poser e cols. 1989; Cabre e cols. 2005), Diabetes melitus tipo I (Onkamo e cols. 1999) e doença de Crohn (Elliott e cols. 2000). Estes dados de que doenças do “tipo Th1” podem ocorrer concomitantemente com as do “tipo Th2” vão de encontro à hipótese de que uma contra-regulação da resposta imune, dirigindo-a para um dos pólos Th1 ou Th2, seja responsável pelo aumento da freqüência destas doenças. Uma vez que respostas polarizadas do tipo Th1 e Th2 relacionam-se com a patogênese de doenças de base imunológica, a prevenção destas doenças poderia advir de mecanismos regulatórios da resposta imune que promovessem o equilíbrio entre estas respostas (Yazdanbakhsh e cols. 2002). Estes mecanismos incluem a 21 geração de células e moléculas regulatórias, cuja modulação se processa via produção de citocinas como a IL-10, TGF-β, ou por contato célula-célula, via CD80/CD86:CD28/CTLA4 (Padrid e cols. 1998; Francis e cols. 2003; Oliveira e cols. 2009). A exposição crônica a antígenos parasitários, particularmente do Schistosoma sp, pode levar ao desenvolvimento de mecanismos regulatórios e prevenção de doenças alérgicas (van den Biggelaar e cols. 2000; Araujo e cols. 2004); (Yazdanbakhsh e cols. 2001) e auto-imunes (Fiorentino e cols. 1989; Del Prete e cols. 1993; Cooke e cols. 1999; La Flamme e cols. 2003). Desta forma, a nossa hipótese é de que mecanismos reguladores, desenvolvidos durante a infecção crônica pelo S. mansoni, a exemplo da produção da IL-10, sejam capazes de modular a resposta a aeroalérgenos, prevenindo a reação de hipersensibilidade imediata e melhorando o curso clínico da asma (Figura 1). 22 Estratégias viáveis para regulação da resposta imune alérgica Desvio imune para o pólo Th1 Produtos bacterianos e virais IFN-γ ou IL-12 exógenos • Controle da resposta alérgica Th2 • Aumento da susceptibilidade a doenças mediadas pela resposta Th1 (?) Indução de mecanismos regulatórios (Células T reg, CTLA-4, IL-10, TGF-β) Imunoterapia específica Antígenos de hemintos Controle da resposta inflamatória alérgica exacerbada Figura 1. Estratégias viáveis para regulação da resposta imune alérgica. Adaptado de Araujo e cols, 2009, Inflammation and Allergy – Drug Targets (Submetido). O papel modulador da IL-10 é predominantemente enfatizado na resposta Th1, mas hoje se sabe que esta citocina possui também a capacidade de modular a resposta do tipo Th2 (Fiorentino e cols. 1989; Del Prete e cols. 1993; Oh e cols. 2002; Araujo e cols. 2004) podendo, portanto, representar um dos mecanismos de modulação da resposta inflamatória nas doenças alérgicas. Neste trabalho avaliamos as proteínas recombinantes do S. mansoni, Sm22.6 e Sm29 e o PIII, purificado do antígeno do verme adulto, quanto à capacidade de modularem a resposta alérgica inflamatória in vitro por células mononucleares de 23 sangue periférico (CMSP) de indivíduos asmáticos e em modelo experimental de asma induzido por ovalbumina (OVA). A identificação de antígenos de S. mansoni com capacidade para modular a resposta imune inflamatória observada nas alergias poderá resultar desenvolvimento de estratégias terapêuticas e preventivas para estas doenças. no 24 1.1 RESPOSTA IMUNE NA INFECÇÃO PELO SCHISTOSOMA MANSONI A infecção pelo Schistosoma mansoni ocorre pela penetração das cercárias na pele. As cercárias então perdem a cauda neste processo, transformam-se em esquistossômulos e estes ganham a circulação, realizando o ciclo pulmonar. Em seguida, migram para o sistema porta, transformando-se neste trajeto em vermes adultos, machos e fêmeas. Os vermes adultos vivem no sistema porto-mesentérico, põem os ovos nos capilares intestinais e estes aparecem nas fezes após passar pelos tecidos da mucosa intestinal, principalmente na região colônica. Estes ovos podem ainda ganhar a circulação porto-hepática e alcançarem os espaços porta, levando à formação de um granuloma, que é caracterizado pela reação inflamatória a antígenos do ovo, seguida da produção de colágeno, podendo evoluir para um quadro de fibrose hepática. A depender do grau da fibrose pode haver hipertensão portal, varizes esofagianas e sangramento intestinal, quadro observado na forma hepato-esplênica da doença (Wynn e Cheever 1995). Seis a oito semanas após a primeira exposição inicia-se a fase aguda da doença, conhecida como síndrome toxêmica (Lambertucci 1993; Rabello e cols. 1997; de Jesus e cols. 2002). Esta fase é caracterizada principalmente por febre, astenia, acentuada perda de peso, associadas a elevação dos níveis de citocinas pró inflamatórias (TNF, IL-1, IL-6 e IFN-γ). Dor abdominal e diarréia são freqüentes nesta fase e coincidem com o início da postura dos ovos, causando destruições focais na mucosa e sub-mucosa intestinais. Adicionalmente pode surgir dispnéia e dor torácicas em decorrência da pneumonite e pericardite, relacionadas com níveis elevados de complexos imunes circulantes e reação de hipersensibilidade tipo III têm sido descritas (Galvao-Castro e cols. 1981; de Jesus e cols. 2002). Esta fase aguda sintomática é raramente encontrada em pessoas residentes em áreas endêmicas, sendo mais comum em indivíduos expostos pela primeira vez à infecção. Este achado sugere que a modulação da resposta imune que ocorre pela exposição crônica ao parasita previne o aparecimento destas manifestações nos indivíduos previamente infectados (Lambertucci 1993; Rabello 1995; Wynn e cols. 1998). 25 Na fase crônica da esquistossomose ocorre uma mudança do perfil da resposta imune com desvio para o tipo Th2, caracterizada pela produção de IL-4, IL-5 e IL-13, com baixos níveis de IFN-γ (Gazzinelli e Colley 1992; Williams e cols. 1994; Araujo e cols. 1996; Finkelman e cols. 1997; Mwatha e cols. 1998). Esta mudança no padrão de resposta tem sido relacionada à produção de IL-4 e IL-10 induzida por antígenos do ovo, desde que coincide com a oviposição (Sher e cols. 1991; Brunet e cols. 1997; Montenegro e cols. 1999; Van der Kleij e cols. 2002; Silveira e cols. 2004). Células regulatórias e macrófagos têm sido implicados como as fontes produtoras de IL-10 neste processo (Hesse e cols. 2004; McKee e Pearce 2004). A resposta imune polarizada para o tipo Th2 é também modulada na fase crônica da esquistossomose e esse achado coincide com a produção de IL-10 (Pearce e MacDonald 2002). Este fato parece ter grande importância fisiológica, desde que a IL-10 modula a produção das citocinas do tipo Th2, podendo prevenir o desenvolvimento da fibrose hepática (Hoffmann e cols. 2000; Booth e cols. 2004). Estudos têm sido realizados para elucidar a resposta imune envolvida na formação do granuloma e da fibrose hepática, tanto em modelo experimental, como em modelo de modulação do granuloma in vitro e com biópsias de tecido (Wynn e Cheever 1995; Falcao e cols. 1998; Gustavson e cols. 2002). Estes estudos vêm demonstrando o envolvimento da IL-4, IL-5 e principalmente da IL-13 na formação do granuloma e evolução para fibrose hepática (Chiaramonte e cols. 1999; De Jesus e cols. 2000; Chiaramonte e cols. 2001; De Jesus e cols. 2004). A resposta do tipo Th2, ao tempo em que está envolvida na patogenia da esquistossomose tem sido também relacionada com proteção. Tem sido descrito níveis elevados de IgE correlacionados à proteção contra a re-infecção (Jarrett e Miller 1982; Rihet e cols. 1991; Dunne e cols. 1992; Hussain e cols. 1992). Em modelo experimental, a resposta do tipo Th1 com produção de IFN-γ também tem sido associada a proteção contra a infecção, sendo uma resposta equilibrada do tipo Th1 e Th2 sugerida como protetora (Correa-Oliveira e cols. 1998; Brito e cols. 2000; Pacifico e cols. 2006). 26 Em virtude de antígenos de S. mansoni serem capazes de induzir a produção de IL10 (Correa-Oliveira e cols. 1998; Velupillai e cols. 2000; Zouain e cols. 2000; Van der Kleij e cols. 2002; Pacifico e cols. 2006), grande interesse têm surgido em avaliar a capacidade da infecção por esse trematoda em atenuar as doenças auto-imunes, doenças inflamatórias crônicas e doenças alérgicas. Vários antígenos de S. mansoni têm sido identificados e testados em modelo experimental quanto à capacidade de prevenir a infecção por este parasita e também a patogenia induzida pelo mesmo. As proteínas recombinantes Sm22.6 e Sm29 e o antígeno purificado PIII, por exemplo, têm sido avaliadas quanto ao potencial protetor na infecção pelo S. mansoni e na redução da patologia associada a infecção por este parasita, a exemplo da modulação do granuloma (Gustavson e cols. 2002; Zouain e cols. 2004; Pacifico e cols. 2006; Pacifico e cols. 2006). Estas proteínas estão presentes no tegumento do verme adulto do Schistosoma sp e possivelmente estão envolvidas na supressão do sistema imune pelo parasita, favorecendo a sobrevivência do mesmo no hospedeiro. Têm sido descritos vários mecanismos envolvidos na modulação da resposta imune pelo S. mansoni. A indução da produção de citocinas com potencial regulatório das respostas Th1 e Th2, a exemplo da IL-10, é um dos mecanismos propostos para esta regulação. A proteína do S. mansoni, Sm22.6 é uma proteína solúvel do tegumento, presente em todos os estágios do ciclo do S. mansoni, exceto o ovo (Jeffs e cols. 1991). Estudos com esta proteína mostram uma considerável homologia entre os antígenos de 22.6 kDa do S. mansoni, S. haematobium e S. japonicum (Fitzsimmons e cols. 2004). Em modelo experimental a imunização com a proteína Sm22.6 induziu um padrão de resposta mista, com produção tanto de IFN-γ como IL-4, além de IL-10 (Pacifico e cols. 2006). O antígeno PIII do verme adulto do S. mansoni está associado com a modulação da formação do granuloma em modelo experimental através da indução de IL-10 (Zouain e cols. 2000). Avaliando-se a produção de citocinas e outras moléculas in vitro por células mononucleares de sangue periférico de indivíduos com esquistossomose crônica, observou-se a produção de IL-10 e NO em culturas 27 estimuladas pelo PIII (Oliveira e cols. 1999). Os mecanismos envolvidos na modulação do granuloma esquistossomótico por este antígeno foram: diminuição da proliferação celular in vitro, estimulação da produção de IL-10, diminuição da percentagem de células CD4+ expressando CD28 e aumento de células com o fenótipo CD8+ expressando CTLA-4 (Zouain e cols. 2004). A proteína Sm29 do S. mansoni foi identificada e caracterizada por pesquisadores do Projeto Rede Genoma de Minas Gerais. A forma nativa é uma glicoproteína de membrana do S. mansoni, presente no esquitossômulo e no verme adulto (Cardoso, F. C. e cols. 2006). Os estudos sobre a resposta imune induzida por esta proteína estão relacionados ao papel protetor na infecção pelo S. mansoni (Cardoso e cols. 2008). Desde que antígenos do S. mansoni induzem a produção de IL-10 por células de indivíduos cronicamente infectados e, uma vez que a IL-10 é capaz de promover diminuição da liberação de histamina e de outros mediadores pelos mastócitos (Royer e cols. 2001) e de inibir a produção de citocinas Th2, envolvidas na patogênese da asma (Araujo e cols. 2004), é possível que antígenos deste parasita sejam capazes de modular a resposta inflamatória nas alergias e na asma. 28 1.2 RESPOSTA IMUNE NAS ALERGIAS E NA ASMA Alergia, um conceito criado em 1906 por Von Pirquet, é uma alteração da resposta imune do organismo, que causa uma reação exagerada a substâncias normalmente toleradas por indivíduos não alérgicos, como revisado por Jones e colaboradores (Jones 2008). Atopia é o termo utilizado para descrever uma condição hereditária que predispõe o indivíduo a doenças alérgicas, a exemplo da asma, rinite e dermatite atópica (Sears 1997; Strachan 2000). A asma é definida como uma doença inflamatória crônica caracterizada por hiperresponsividade (HR) brônquica e por limitação variável do fluxo aéreo, reversível espontaneamente ou com tratamento, manifestando-se clinicamente por episódios recorrentes de sibilância, dispnéia, aperto no peito e tosse (Kay, 2000; Carrada Bravo 2002; Jarjour e Kelly 2002). Dentre as doenças atópicas a asma é a que causa maior morbi-mortalidade (Pearce e cols. 2000; Masoli e cols. 2004). Segundo a Organização Mundial de Saúde (WHO) 255 mil pessoas morreram de asma em 2005. Estima-se que aproximadamente 300 milhões de pessoas no mundo sofram de asma, e os custos com esta doença para governos, sistemas de saúde, famílias e pacientes vêm aumentando em todo o mundo, sendo uma das doenças que mais consome recursos em países desenvolvidos. Essa patologia é a maior causa de ausência de trabalho em muitos países, incluindo Austrália, Suécia, Inglaterra e Estados Unidos (Masoli e cols. 2004). Segundo o DATASUS do Ministério da Saúde do Brasil, em média, anualmente ocorrem 350.000 internações por asma, constituindo-se na terceira ou quarta causa de hospitalizações pelo Sistema Único de Saúde (2,3% do total). Porto Alegre, Recife e Salvador são as cidades com maior registro de pacientes com asma, sendo 25% dos casos entre adolescentes (Telles-Filho 2007; Sole e cols. 2007). O aumento na incidência da asma tem sido atribuído a diversos fatores relacionados a melhora nas condições de vida. Em Salvador, esta doença é mais prevalente em populações de maior nível sócio econômico (Baqueiro e cols. 2007). 29 Além dos fatores genéticos a asma sofre influências ambientais, a exemplo do contato com antígenos da poeira domiciliar, poluentes, mudanças climáticas, fumo, exercícios físicos, estresse emocional e exposição a patógenos (Bousquet e Burney 1993; Borish 1999; Busse e Lemanske 2001). Nos países industrializados, a prevalência aumenta 50% a cada dez anos. Na Nova Zelândia e Austrália, mais de um adolescente em cada grupo de cinco é acometido por esta doença. A influência do ambiente fica evidente na “urbanização” das crianças africanas. Quando estas migram do campo para a periferia da Cidade do Cabo, na África do Sul, a prevalência aumenta de 0,15 para 3,2%. A taxa de asma aumenta quando as comunidades passam a adotar um estilo de vida ocidentalizado e se tornam urbanizadas. Com o aumento projetado da proporção da população mundial urbana de 45-59% em 2025, ocorrerá aumento substancial do número de pacientes com asma no mundo nas próximas duas décadas. Estima-se que haverá um incremento em mais de 100 milhões em 2025 (Telles-Filho 2007). A imunopatologia das doenças atópicas, incluindo a asma, está ligada a uma exacerbação da resposta do tipo Th2, com produção principamente de IL-4, IL-5 e IL-13. A IL-4 promove a diferenciação de células T para o subtipo Th2. A IL-4 e a IL13 induzem e mantêm a troca de classe de imunoglobulina no linfócito B para o isotipo IgE. A IL-4 promove a expressão do receptor de alta afinidade para IgE (FcεRI), na superfície dos mastócitos e basófilos, e de baixa afinidade (FcεRIIb) na superfície das células B ativadas, monócitos e macrófagos (Yssel e cols. 1993). A IL4 induz ainda a expressão de moléculas de adesão vascular nos eosinófilos e basófilos, além da produção de quimiocinas. Isto facilita a migração de células inflamatórias da circulação para a lâmina própria, o epitélio e lúmen das vias aéreas (Zhu e cols. 1999). A IL-5, junto a IL-3 e ao GM-CSF, promovem a diferenciação de eosinófilos, a partir de precussores mielóides, além de atuar na ativação desta célula. O eosinófilo ativado expressa moléculas na superfície, como a E-selectina e o VLA-4, que estimulam a quimiotaxia destas células pela ligação a receptores no endotélio vascular. (Foster e cols. 1996; Holt e cols. 1999; 2000). A IL-4, que é também produzida por mastócitos ativados, é um fator de diferenciação para células Th2, perpetuando o processo inflamatório (Yssel e cols. 1993). 30 Em indivíduos atópicos ao primeiro contato com o alérgeno a resposta imune é desviada para o tipo Th2, com produção de IgE específica. Esta imunoglobulina ligase a receptores de alta afinidade nos mastócitos. Contatos posteriores com o alérgeno resultam em interação do mesmo com as moléculas de IgE ligadas aos mastócitos, ocorrendo degranulação destas células e liberação dos mediadores inflamatórios como a histamina, prostaglandinas e leucotrienos, além de citocinas do tipo Th2 (Platts-Mills e Wheatley 1996). Esta fase se caracteriza pela ativação de terminações nervosas vagais com produção de neurotransmissores (acetilcolina, substância P, neurocinina A) que vão resultar em broncoconstricção, vasodilatação, aumento da permeabilidade vascular, com exsudação de plasma, hipersecreção de muco e inflamação. Há uma produção de citocinas do tipo Th2 também por mastócitos, eosinófilos e basófilos, e de quimiocinas como a eotaxina, que irão recrutar mais células, perpetuando o processo inflamatório. Estes eventos iniciais da fase aguda da asma iniciam-se aproximadamente 10 minutos após o contato com o alérgeno e duram cerca de 2 horas. A fase tardia desta resposta se inicia 2 a 4 horas após o contato com o alérgeno e tem uma duração média de 24 horas. Esta fase se caracteriza pela quimiotaxia de neutrófilos, monócitos e linfócitos e pelo aumento da liberação de mediadores inflamatórios, como o TNF (Ferreira 2004). Segue-se a degeneração celular, com ruptura do epitélio ciliado, descamação para o lúmem, juntamente com o muco, seguido de remodelamento brônquico e fibrose subepitelial, com depósito intersticial de colágeno na lâmina reticular por células endoteliais e miofibroblastos. Com o tempo este processo pode levar a um aumento do trabalho respiratório e limitação do fluxo aéreo, causando a fadiga e a falência respiratória progressiva podendo levar ao óbito por asfixia (Lemanske e Busse 2003). O tratamento das doenças alérgicas de um modo geral baseia-se no uso de broncodilatadores e corticosteróides. Alternativas baseadas no bloqueio de alguns mediadores da inflamação, a exemplo do anti-IgE vêm sendo utilizado (Noga e cols. 2003; Chung 2004), mas o custo benefício tem limitado o uso desses agentes. Diante das evidências de que a resposta imune alérgica pode ser modulada por células e citocinas regulatórias, ou por antígenos que possam induzir essa resposta, abriu-se novas perspectivas para o tratamento destas doenças. Outra opção para o tratamento das alergias inclui a imunoterapia. Sabe-se hoje que o mecanismo de 31 ação da imunoterapia envolve células e citocinas regulatórias (Akdis e Blaser 2001; Akdis e Blaser 2001; Till e cols. 2004), contudo, essa estratégia terapêutica ainda não é largamente utilizada, seja porque nem todo paciente se beneficia com o uso da mesma, seja pela possibilidade de efeitos colaterais. Mesmo a patogênese da asma sendo relacionada ao aumento da resposta do tipo Th2, citocinas do tipo Th1 também podem estar envolvidas, resultando em agravamento do quadro (Smart e Kemp 2002; Cho e cols. 2005). Em modelo murino de asma alérgica, a administração de células Th1 produtoras de IFN-γ causa uma intensa inflamação neutrofílica das vias aéreas, reforçando a idéia de que a regulação do sistema imune nas doenças inflamatórias não resulta de um simples desequilíbrio entre as subpopulações de células Th1 e Th2 (Hansen e cols. 1999; Randolph e cols. 1999). Como a patogenia da asma está principalmente associada a uma falta de regulação da resposta imune, a indução de mecanismos modulatórios da resposta exacerbada poderão conter ou minimizar a patogenicidade associada a esta doença. A necessidade de desenvolver vacinas com potencial imunomodulatório capazes de conter a exacerbação do processo inflamatório envolvido na patogênese da asma e que não interferissem na co-morbidade de outras patologias, justificaria pesquisas que visassem à identificação e caracterização de antígenos com propriedades regulatórias da resposta imune. 32 1.3 REGULAÇÃO DA RESPOSTA IMUNE ALÉRGICA POR HELMINTOS EM HUMANOS Existem na literatura dados que sugerem que a baixa exposição de crianças a patógenos indutores da resposta do tipo Th1, a exemplo de infecções virais e bacterianas, previniria o desenvolvimento de doenças alérgicas, subsidiando a “hipótese da higiene” (Strachan 1989; Yazdanbakhsh e cols. 2002). Uma outra hipótese para explicar a baixa prevalência de atopia em países em desenvolvimento seria a alta freqüência de infecções parasitárias nestas regiões. Em um estudo realizado na Venezuela, foi demonstrado uma baixa positividade aos testes cutâneos de alergia na população exposta à infecção por Ascaris lumbricoides (Hagel e cols. 1993), havendo um aumento da reatividade aos testes após o tratamento com anti-helmíntico (Lynch e cols. 1993). Cooper e colaboradores (2003), avaliando 2865 crianças em idade escolar residentes em uma área endêmica em geohelmintos no Equador, demonstraram baixa positividade ao teste cutâneo de hipersensibilidade imediata para aeroalérgenos (Cooper e cols. 2003). Esses dados falam a favor do papel protetor das infecções por helmintos sobre a alergia. Entretanto, existem na literatura alguns dados controversos sobre o assunto, a exemplo de estudos que encontraram uma associação positiva entre infecção por helmintos e atopia (Dold e cols. 1998; Palmer e cols. 2002), e redução dos sintomas da asma após tratamento para A. lubricoides (Lynch e cols. 1997). Uma possível explicação para esses dados conflitantes seria o tipo de helminto avaliado nos estudos, a carga parasitária e o tempo de infecção ou exposição ao parasita. Fatores como infecções crônicas, altas cargas parasitárias e helmintos que vivem na luz de vasos sanguíneos parecem ser importantes para que haja modulação da resposta imune. Foi observado, por exemplo, que em indivíduos de zona urbana infectados pelo A. lubricoides não ocorreu inibição da resposta ao teste cutâneo de alergia (Ponte e cols. 2006). Adicionalmente foi demonstrado que apenas infecção crônica pelo S. mansoni, e com altas cargas parasitárias, é capaz de suprimir a inflamação alérgica das vias aéreas em modelo experimental (Smits e cols. 2007). 33 Poucos estudos na literatura têm avaliado o papel da infecção pelo Schistosoma sp sobre as manifestações de atopia e asma em humanos (Araujo e cols. 2000; van den Biggelaar e cols. 2000; Araujo e cols. 2004). Em um destes estudos foi demonstrado que, em indivíduos infectados com alta carga parasitária de Schsistosoma mansoni, residentes na área endêmica de Caatinga do Moura na Bahia, havia um menor prevalência de positividade aos testes cutâneos de alergia quando comparados com indivíduos não infectados ou infectados com baixa carga residentes na mesma área (Araujo e cols. 2000). A gravidade da asma em indivíduos residentes nesta região foi também avaliada em um estudo prospectivo com duração de um ano e foi observada menor gravidade da asma em indivíduos residentes na área endêmica, comparando-se com asmáticos não infectados residentes em uma área rural e uma área urbana com as mesmas condições sócio-econômicas (Medeiros e cols. 2003). Vários fatores podem explicar a menor freqüência de positividade aos testes cutâneos de hipersensibilidade imediata a aeroalérgenos em indivíduos infectados por helmintos, tais como: a grande produção de IgE policlonal, altas concentrações de IgG4 antígeno-específica, redução de IgE específica para o alérgeno e aumento na produção de células e moléculas regulatórias da resposta imune (Hussain e cols. 1992; Araujo e cols. 1996; Malaquias e cols. 1997; Lynch e cols. 1998; Weiss 2000). A avaliação prospectiva de indivíduos asmáticos residentes em três diferentes áreas no Estado da Bahia, uma delas endêmica em S. mansoni, não mostrou diferenças estatisticamente significantes nos níveis de IgE total e específica para aeroalérgenos (Medeiros e cols. 2003). A possibilidade de que uma grande produção de IgE devido à ativação policlonal bloqueasse os receptores de IgE presentes em mastócitos não encontrou suporte em estudos que mostraram que basófilos de pacientes asmáticos infectados pelo S. mansoni degranulam quando estimulados in vitro com o antígeno 1 do ácaro Dermatophagoides pteronyssinus (Der p1) (Medeiros e cols. 2003). Além disso, em estudo realizado por Araujo e colaboradores, não foi observado diferença significativa nos níveis de IgE total e específica para o antígeno Der p1 entre indivíduos infectados pelo S. mansoni com baixa ou alta carga parasitária, sendo que nesse último grupo de indivíduos houve uma menor positividade aos testes cutâneos (Araujo e cols. 2000). O aumento da produção de IgG4 vem sendo 34 apontado como um possível mecanismo envolvido na melhora clínica de pacientes atópicos durante imunoterapia específica com alérgenos (Ebner e cols. 1997; PlattsMills e cols. 2001). Entretanto, em estudo realizado no Gabão, a ausência de reatividade cutânea para alérgenos em indivíduos parasitados por helmintos não foi associada com a elevação nos níveis de IgG4 (van den Biggelaar e cols. 2000). Diante desses dados, a hipótese mais aceita recentemente é a indução de mecanismos modulatórios da resposta imune envolvendo células regulatórias, a exemplo das células Tr1 e células CD4+CD25+Foxp3+, e citocinas produzidas por estas células, a exemplo da IL-10 (Yazdanbakhsh e Rodrigues 2001). Inicialmente classificada como uma citocina do tipo Th2, a Interleucina-10 foi descrita por Fiorentino e colaboradores (Fiorentino e cols. 1989), sendo posteriormente considerada a principal citocina regulatória da resposta inflamatória (Akdis e Blaser 2001). A IL-10 é produzida por uma variedade de células da resposta imune como macrófagos, linfócitos TCD4+, TCD8+, TCD4+CD25+, linfócitos B, células dendríticas e células NK. As principais funções promovidas por esta citocina estão relacionadas a sua atividade inibitória sobre a ativação da célula T, a produção de IgE, o recrutamento de eosinófilos e a ativação de macrófagos. Agindo nos macrófagos, a IL-10 modula sua atividade antimicrobiana, inibe a atividade co-estimulatória e a produção de citocinas pró-inflamatórias. A IL-10 também inibe a diferenciação de células dendríticas e suprime a produção de quimiocinas inflamatórias e citocinas do tipo Th1 e Th2 em alguns modelos (Sher e cols. 1991; Del Prete e cols. 1993). Além da IL-10, o papel das moléculas co-estimulatórias na modulação da resposta imune vem sendo estudado. Trabalhos recentes conduzidos pelo Serviço de Imunologia do HUPES, UFBA, comparando a expressão de moléculas co-estimulatórias em linfócitos e monócitos de asmáticos infectados ou não infectados pelo S. mansoni, demonstraram que a expressão de CTLA-4 foi significativamente maior em linfócitos dos asmáticos infectados. Nesse estudo foi demonstrado ainda que as células TCD4+CD25+ representavam as principais fontes produtoras de IL-10 nos asmáticos infectados, e que macrófagos desses asmáticos são alternativamente ativados, ou seja, apesar de expressam altos níveis de MHC classe II, essas células expressam também elevados níveis de receptor para IL-10 e sintetizam essa citocina (Oliveira e cols. 2009). 35 Estudos mostraram ainda que a infecção pelo S. mansoni pode interferir na resposta imune para outros antígenos não relacionados, como visto no trabalho de SABIN e colaboradores (1996), onde indivíduos infectados pelo S. mansoni produzem níveis elevados de IL-4 e baixos de IFN-γ em resposta a vacinação pelo toxóide tetânico, ao passo que nos indivíduos não infectados, há produção principalmente de IFN-γ em resposta à vacinação (Sabin e cols. 1996). Os mecanismos responsáveis por esse fenômeno ainda não estão bem elucidados, contudo sabe-se que este efeito modulador não depende do parasita vivo, haja vista que antígenos oriundos desses patógenos possuem também propriedades modulatórias. Até o momento, porém, apenas extratos antigênicos foram descritos com essa característica, tornando-se imperativo a identificação das moléculas destes extratos que possuam a capacidade de modular a resposta inflamatória (Deehan e cols. 1997; Faquim-Mauro e Macedo 1998). A resposta imune nas alergias assemelha-se àquela envolvida na patogênese das helmintíases, sendo também do tipo Th2. Entretanto, nas infecções por helmintos, particularmente pelo S. mansoni, a expressão de células e moléculas regulatórias da resposta imune é maior que na asma (Araujo e cols. 1996; Oliveira e cols. 2009). Existem dados mostrando que na asma há uma deficiência na produção de IL-10 (Borish e cols. 1996; Lim e cols. 2004) e que o sucesso da imunoterapia está associado a um aumento nos níveis desta citocina (Akdis e cols. 1998). Células mononucleares de sangue periférico de asmáticos produzem mais baixos níveis de IL-10 em resposta a endotoxina quando comparadas a controles normais (Borish e cols. 1996). Adicionalmente, têm sido encontrados polimorfismos na região do promotor de IL-10 em indivíduos asmáticos, sendo que o haplótipo GCC, associado com baixa produção de IL-10, é encontrado em pacientes com asma grave (Lim e cols. 1998). Uma vez que a IL-10 é capaz de inibir a produção de citocinas Th2 envolvidas na patogênese da asma (Araujo e cols. 2004), a produção de IgE (Royer e cols. 2001), o recrutamento de eosinófilos (Zuany-Amorim e cols. 1996) e a liberação de histamina pelos mastócitos (Royer e cols. 2001) e considerando que a resposta imune a antígenos de S. mansoni leva a produção de IL-10 (Araujo e cols. 1996; 36 Cardoso, L. S. e cols. 2006), além de outros mecanismos regulatórios, a exemplo da expressão de CTLA-4, é possível que antígenos de S. mansoni sejam capazes de modular a resposta inflamatória nas alergias. 1.4 REGULAÇÃO DA RESPOSTA IMUNE ALÉRGICA POR HELMINTOS EM MODELO EXPERIMENTAL Muitos estudos têm utilizado modelos experimentais para investigar os mecanismos envolvidos nas doenças de base imunológica, possibilitando a avaliação do efeito da administração in vivo de agentes terapêuticos, a exemplo das drogas, vacinas e outros imunomoduladores. O entendimento da resposta aos potenciais agentes terapêuticos nos permite desenvolver estratégias cada vez mais eficientes no combate a essas doenças. Têm sido demonstrado que a infecção por helmintos, administração de ovos ou o uso de extratos oriundos destes parasitas possuem habilidade em modular doenças inflamatórias mediadas por mecanismos imunológicos, a exemplo da doença de Crohn (Elliott e cols. 2000; Elliott e cols. 2003), asma (Wohlleben e cols. 2004; Itami e cols. 2005; Mangan e cols. 2006; Yang e cols. 2007; Pacifico e cols. 2009), esclerose múltipla (La Flamme e cols. 2003; Sewell e cols. 2003; Zheng e cols. 2008) e diabetes tipo 1 (Cooke e cols. 1999; Zaccone e cols. 2003). Os mecanismos imunológicos envolvidos nesta modulação estão mostrados na tabela I, como revisado por Elliott e colaboradores (Elliott e cols. 2007). 37 Tabela I. Mecanismos induzidos pela infecção por helmintos ou seus produtos na modulação das doenças de base imunológica. Modelo Animal Colite induzida por TNBS Doença Humana Doença de Crohn Característica imune associada ao modelo ↑IFN-γ, ↑IL-12, ↑TNF, ↓IL-4, ↓IL-10 Helminto estudado Mudança imune associada ao helminto Schsitosoma mansoni ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-4, ↑IL-10 Heligmosomoides polygyrus ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-4, ↑IL-10, TGF-β Trichinella spiralis ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-4, ↑IL-10 Hymenolepis diminuta ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-4, ↑IL-10 H. Polygyrus ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-4 S. mansoni ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↑IL-13 Colite em IL-10 -/- Doença de Crohn ↑IFN-γ, ↑IL-12, NO, IL-10 Encefalite auto imune (EAE) Esclerose Múltipla ↑IFN-γ, ↑IL-12, ↑IL-6, ↑IL-17 S. mansoni ↓IFN-γ, ↓IL-12, ↓TNF, ↑IL-10, ↑IL-4, ↑TGF-β Camundongos NOD Diabetes tipo 1 ↑IFN-γ, ↑IL-12 S. mansoni T. spiralis H. poliygyrus ↑IL-4, ↑IL-10 Reatividade das vias aéreas Asma ↑IL-4, ↑IL-5, ↑IL-13 S. mansoni H. Poliygyrus ↓IL-5, ↑IL-10 ↓IL-5, ↑IL-10, ↑TGF-β Adaptado de Elliott e cols (2007), Int J Parasitology. Os modelos experimentais de asma baseiam-se na sensibilização e no desafio com ovalbumina (Kitagaki e cols. 2006; Siddiqui e cols. 2008; Pacifico e cols. 2009), proteínas de ácaros (Takeda e cols. 2004), proteínas de helmintos (Itami e cols. 2005) e até uso de ovos do S. mansoni (Padrid e cols. 1998; Mathur e cols. 1999). Estes modelos de indução de asma alérgica parecem não diferir no fenótipo da doença, uma vez que a imunopatogênese induzida é semelhante em todos eles. No presente estudo utilizou-se o modelo de indução de asma alérgica pela administração de ovalbumina (OVA). Estudos prévios com a infecção por helmintos na asma experimental têm caracterizado a resposta imune modulatória induzida por estes parasitas. A infecção pelo S. mansoni ou pelo Heligosomoides polygyrus protege camundongos asmáticos contra os processos inflamatórios envolvidos nesta doença, via produção de IL-10 induzida pelo parasita (Mangan e cols. 2004; Kitagaki e cols. 2006). Kitagaki e cols mostraram ainda que, além da IL-10, células CD4+CD25+Foxp3+ presentes nos linfonodos estariam envolvidas nesta modulação (Kitagaki e cols. 2006). Outro estudo mostrou que administração de ovos de S. 38 japonicum modulou a inflamação das vias aéreas em modelo murino de asma através do aumenento na freqüência de células TCD4+CD25+ (Yang e cols. 2007). Em estudo recente realizado pelo nosso grupo foi observado que em camundongos asmáticos infectados pelo S. mansoni as células CD4+CD25+Foxp3+ estão envolvidas na regulação do processo inflamatório, porém por uma via independente de IL-10. A maioria dos estudos indica que a IL-10 exerce papel central na modulação do processo inflamatório envolvido na asma. Entretanto, outros estudos sugerem que este não é o único mecanismo envolvido na modulação da asma pelos helmintos. Trujillo-Vargas e cols (2007), por exemplo, mostraram que extratos de Nipostrogilus braziliensis modulou a resposta inflamatória na asma por uma via independente de IL-10 (Trujillo-Vargas e cols. 2007). Modelos de infecção, de administração de ovos ou de extratos antigênicos, apesar de bastante esclarecedores, envolvem às vezes múltiplas vias de ativação, desencadeadas por numerosos epítopos imunogênicos presentes nestes antígenos. Apesar da importância destes estudos na compreensão do entendimento da relação helmintos-asma, é necessário a identificação de antígenos com potencial modulatório da resposta inflamatória na asma a fim de que possam ser reproduzidos em larga escala para uso clínico. 39 2. HIPÓTESE Os antígenos do S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 possuem a capacidade de modular a resposta inflamatória na asma. 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GERAL Avaliar a capacidade dos antígenos do S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 em modular a resposta imune do tipo Th2 in vitro em indivíduos asmáticos e a resposta inflamatória alérgica em modelo experimental de asma induzida por OVA. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Caracterizar a resposta imunológica específica para os antígenos de S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 in vitro por células mononucleares de sangue periférico de indivíduos asmáticos, através da avaliação da produção de citocinas do tipo Th1 (IFN-γ), Th2 (IL-5 e IL-13) e anti-inflamatória (IL-10). 2. Avaliar a capacidade dos antígenos de S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 em modular a produção de IL-5 específica para aeroalérgeno em indivíduos asmáticos não infectados pelo S. mansoni; 3. Identificar os fenótipos das células produtoras de IL-10 em culturas estimuladas com os antígenos de S. mansoni nos asmáticos não infectados pelo parasita; 40 4. Avaliar a capacidade dos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 em modular o processo inflamatório pulmonar, a produção de peroxidase eosinofílica e de IgE específica para OVA em modelo experimental de asma 5. Avaliar o perfil de citocinas no lavado brônquio-alveolar (BAL) e a freqüência de células CD4+ expressando Foxp3 e IL-10 no pulmão dos camundongos asmáticos imunizados com os referidos antígenos. 4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 METODOLOGIA APLICADA AOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1, 2 E 3 4.1.1 Desenho do estudo e cálculo amostral Participaram do estudo asmáticos atendidos no ambulatório de alergia do Hospital Universitário Professor Edgard Santos que possuem forma leve da asma, de acordo com a avaliação clínica e prova de função pulmonar realizada pelos profissionais que atendem no referido ambulatório. Estes indivíduos apresentaram resultados do exame parasitológico de fezes negativo para ovos de helmintos e/ou cistos de protozoários. A partir desta seleção, ressalvados os critérios de exclusão referidos abaixo, 20 destes indivíduos asmáticos não infectados pelo S. mansoni, foram admitidos no estudo, por ordem de atendimento ao recrutamento (GRUPO I). Adicionalmente, foi selecionado um grupo controle (GRUPO II), constituído por 20 indivíduos não asmáticos infectados pelo S. mansoni, residentes em área endêmica em esquistossomose. O cálculo do tamanho amostral foi realizado tomando-se por base resultados prévios que demonstraram que em indivíduos infectados pelo S. mansoni a produção da citocina do tipo Th2, IL-5, em resposta a alérgeno foi em média 53 ± 110 pg/mL, enquanto que em asmáticos não infectados foi 558 ± 674 pg/mL, sendo a diferença 41 média entre os grupos de aproximadamente 90% (Araujo e cols. 2004). Baseado nestes dados, com 20 indivíduos o poder de estudo será de 80% com alfa de 0,05. Desenho do Estudo - Fluxograma GRUPO I Infectados pelo S. mansoni (n=22) GRUPO II Asmáticos não infectados pelo S. mansoni (n=20) Parasitológico de fezes (Kato-Katz e Sedimentação espontânea) e determinações séricas de IgE e IgG4 específicas para SWAP Cultura de CMSP, 37oC, 5% CO2 , 72h Sm22.6, PIII, Sm29, SWAP e SEA Determinação das citocinas IL-5, IL-10, IL-13 e IFN-γ em sobrenadante (ELISA sanduíche) Análise da fonte produtora de IL-10 (FACS) Cultura de CMSP (37oC,5% CO2, 72h) estimulada com Der p1 na presença ou ausência dos antígenos do S. mansoni Determinação das citocinas IL-5 e IL-10 em sobrenadante (ELISA sanduíche) 42 4.1.2 Critérios de inclusão - Indivíduos com idade entre 6 a 40 anos; - Ambos os gêneros; - Diagnóstico de asma leve; - Não infectados pelo S. mansoni, para compor o Grupo I; - Infectados pelo S. mansoni, não asmáticos para compor o Grupo II. Crianças menores de seis anos não foram incluídas no estudo pela dificuldade no diagnóstico de asma brônquica e da realização da espirometria, e adultos acima de 40 anos não participaram devido ao risco aumentado de apresentarem doença pulmonar obstrutiva crônica de outras etiologias que não fossem alérgicas. 4.1.3 Critérios de exclusão Não foram admitidos no estudo: - Mulheres grávidas; - Indivíduos com asma grave; - Indivíduos com a forma hepato-esplênica da esquistossomose; -Indivíduos portadores de doenças crônicas ou que não possam colaborar com o estudo; - Indivíduos que estejam em uso de uma das seguintes drogas: anti-histamínicos, anti-asmáticos e corticosteróides. 43 4.1.4 Obtenção dos antígenos de S. mansoni Sm22.6, PIII e Sm29 a) Produção do antígeno purificado PIII a partir do SWAP O antígeno PIII é uma fração do antígeno solúvel do verme adulto (SWAP) obtido por FPLC (“Fast Protein Liquid Chromatography”) (Pharmacia, Uppsala, Suécia) através de cromatografia de troca aniônica utilizando uma resina de Q-Sefarose (5 mm x 90 mm; Pharmacia, Suécia) como descrito anteriormente por Hirsch e Góes (Hirsch e Goes 1996). b) Expressão e Produção da proteína recombinante Sm22.6 A proteína recombinante Sm22.6 foi produzida com previamente descrito por Pacífico e colaboradores (Pacífico e Cols. 2006). Resumidamente, o gene que codifica a proteína rSm22.6, foi encontrado na biblioteca de cDNA de esquistossômulo de fase pulmonar de S. mansoni. Esse gene já se encontra subclonado no vetor de expressão em bactérias, pMAL-c2. A expressão utilizando o pMAL-c2 tem sido realizada segundo o manual do fabricante (New England Biolabs, Beverly, Mass.). Com o objetivo de determinarmos a cinética da expressão da proteína de fusão, foi realizado primeiramente um experimento piloto com apenas 10 mL de cultura para determinar o melhor tempo de indução, que foi de 3 horas. O pré-inóculo saturado de clones contendo o gene Sm22.6 foram preparados em meio LB suplementado com ampicilina, os quais foram incubados durante 16 horas a 37°C ou por uma noite, sob agitação constante (200 rpm). Após o crescimento da cultura, 1L de meio LB contendo 100 µg/mL de ampicilina e glicose a 0,1% foram inoculados com 10 mL do pré-inóculo saturado de células, contendo o plasmídeo recombinante. As células foram incubadas a 37°C sob agitação constante de 200 rpm até DO600 ~ 0,6. Em seguida foi adicionado IPTG, para uma concentração final de 0,6 mM. Após 3 horas de indução as células foram centrifugadas a 7.000 rpm por 40 min. O sedimento contendo as células foram então ressuspendidas em 100 mL de PBS 0,15 M pH 8,4 contendo 25 mg de lisozima. As bactérias foram lisadas através de três ciclos de congelamento (-70ºC) e descongelamento (banho-maria à 44 42°C) e depois sonicadas três vezes com pulsos de 30 segundos, potência de 30 % em sonicador (Fisher Scientific), intercalados por 30 segundos no gelo, para liberação total das proteínas. As frações de proteínas solúveis e insolúveis do lisado foram separadas após centrifugação a 7.000 rpm por 40min a 4°C, no sobrenadante e no sedimento, respectivamente e ambos foram submetidos a eletroforese em gel de poliacrilamida 12 % para confirmar a presença da proteína recombinante Sm22.6-MBP no sobrenadante. A proteína foi purificada por cromatografia de afinidade com resina de amilose, que se liga à maltose do MBP e foi eluída por competição com maltose livre. c) Expressão e purificação da proteína recombinante Sm29 A proteína recombinante Sm29 foi produzida com previamente descrito por Cardoso e colaboradores (Cardoso e Cols. 2006). Resumidamente, o gene que codifica a proteína Sm29 do S. mansoni foi subclonado no vetor de expressão pET21 em cepas de E. coli BL21 (DE3). A expressão utilizando o pET21a foi realizada segundo o manual do fabricante (Novagen, Madison, WI). Foi realizado um experimento piloto com apenas 100 mL de cultura, para determinar a cinética da proteína de fusão, que foi de 5 horas. O pré-inóculo saturado de clones contendo os genes Sm29 foram preparados em meio LB suplementado com ampicilina, os quais foram incubados durante 16 horas a 37ºC ou por uma noite, sob agitação constante (200 rpm). Após o crescimento da cultura, 100 mL de meio LB contendo 0,2% de glicose e 100 µg/mL de ampicilina foram inoculados com 1 mL do pré-inóculo saturado de células, contendo o plasmídeo recombinante. As células foram incubadas a 37ºC sob agitação constante de 200 rpm até atingirem, aproximadamente 2x108 células/mL (DO600 de aproximadamente 0,5). Neste momento, uma alíquota de 5 mL de cultura foi coletada e em seguida adicionado IPTG para uma concentração final de 1 mM. Após incubação adicional de 5 horas, as células foram recuperadas por centrifugação a 10.000 rpm por 20 min. O sedimento contendo as células foi então ressuspendido em 1 mL de PBS 0,15 M pH 8,4 contendo 25 mg de lisozima. As bactérias foram lisadas através de três ciclos de congelamento (gelo seco-metanol) e descongelamento (banho-maria à 37ºC) e depois sonicadas três vezes com pulsos de 30 segundos, potência de 30 % 45 em sonicador (Fisher Scientific), intercalados por 30 segundos no gelo, para liberação total das proteínas. As frações de proteínas solúveis e insolúveis do lisado foram separadas após centrifugação a 7.000 rpm por 20 min a 4ºC, no sobrenadante e no sedimento, respectivamente e ambos foram submetidos a eletroforese em gel de poliacrilamida 10 % para confirmar a presença da proteína recombinante Sm296xHis. A proteína foi purificada por cromatografia de afinidade com resina de níquel (Amersham, Biosciences, São Paulo), que se liga aos resíduos de histidina e foi eluída por competição com o ácido imidoacético. d) Obtenção do Antígeno Solúvel do Verme Adulto (SWAP) e do Antígeno Solúvel do Ovo (SEA) Preparações antigências foram obtidas do ovo (SEA) e do verme adulto (SWAP) preparadas como sobrenadante solúvel em tampão salina, de acordo com medotologia descrita por Hirsch e colaboradores (1996) (Hirsch e Goes 1996; Hirsch e cols. 1997). Os antígenos SEA e SWAP foram utilizados como controles da resposta imune nos grupos estudados. Estes antígenos, além do PIII foram gentilmente cedidos para o estudo pelo Dr. Alfredo Góes, enquanto que os antígenos recombinantes Sm22.6 e Sm29 foram cedidos pelo Dr. Sérgio Oliveira, ambos do Instituto de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Minas Gerais. 4.1.5 Avaliação laboratorial dos indivíduos recrutados nos dois grupos a) Exame parasitológico de fezes Os indivíduos selecionados para o estudo tiveram examinadas amostras de fezes (3 amostras), através da técnica de sedimentação espontânea de Hoffmann-PonsJaner para a determinação da infestação parasitária e pela técnica de Kato-Katz para avaliação da carga parasitária (Katz e cols. 1970). b) Dosagem de IgE e IgG4 específicas para SWAP 46 Níveis de IgE e IgG4 específicos para SWAP foram determinados como descritos previamente (Souza-Atta e cols. 1999; Ribeiro de Jesus e cols. 2000). A dosagem de IgE específica para SWAP foi realizada pela técnica de ELISA modificada. Resumidamente, uma placa de 96 foi sensibilizada com 10 µg/mL de SWAP em TCB, pH 9,6 (100 µL/poço) e deixadas por uma noite a 40C. No mesmo dia os soros foram diluídos em PBS-tween 0,05% (1:30) e adicionados ao RF (RF Absorbent, Dade behring). As amostras foram também incubadas por uma noite a 40C. No dia seguinte os soros foram centrifugados a 2000 rpm a 40C por 5 minutos e então coletados para serem adicionados na placa. Esta por sua vez foi lavada 3 vezes com PBS-tween 0,05% e bloqueada com 100 µL/poço de PBS-tween 0,05% + 5% BSA (250 µL/poço). Incubou-se por 1 hora a temperatura ambiente, lavou-se 3 vezes com PBS-tween 0,05% e adicionou-se os soros (100 µL/poço). Após incubação por 2 horas a 37°C as placas foram lavadas e foi adicionado o anticorpo anti-IgE conjugado a peroxidase (SIGMA) na diluição de 1:3000 e incubadas mais 1 hora a temperatura ambiente. Lavou-se 5 vezes com PBS + 0,05% de tween e adicionou-se TMB (100 µL/poço). Após incubadas por 15 minutos as reações foram paradas com adição de uma solução de H2SO4 2N (50 µL/poço). A reação foi em seguida lida a 450 nm. A dosagem de IgG4 foi realizada utilizando-se a técnica de ELISA sanduíche modificada (Ribeiro de Jesus e cols. 2000). Resumidamente, as placas de 96 poços foram sensibilizadas com o 10 µg/mL de SWAP e deixadas a 40C por uma noite. As placas foram então bloqueadas com PBS + 3% de BSA (100 µl/poço) e em seguida incubadas por uma noite a 40C. Em seguida foi adicionado anti-IgG4 humano ligado a peroxidase (1:1000) e as placas foram incubadas por 1h a 370C. Após seis lavagens com PBS + 0,05% de tween a reação foi revelada pela adição do substrato TMB (ICN Biomedicals Inc.) e interrompida pela adição de H2SO4. As placas foram lidas em espectofotômetro a 450 nm e os resultados expressos em densidade ótica. Soros de indivíduos controles parasitados por outros helmintos e sem alergia respiratória foram utilizados para o cálculo do cut-off (média mais dois desviospadrões das DO dos controles). 47 4.1.6 Avaliação da resposta imune celular a) Obtenção de células mononucleares de sangue periférico Células mononucleares de sangue periférico (CMSP) foram obtidas através do gradiente de Ficoll-Hypaque e ajustadas para concentração de 3 x 106 células/ml em RPMI 1640, contendo 10% de soro AB+ humano normal inativado, penicilina 100U/ml, estreptomicina 100 µl/ml, L-glutamina 2mM, 30mM HEPES (Life technologies GIBCO BRL, Gaithersburg, MD). As células foram estimuladas com 10 µg/mL dos antígenos de S. mansoni ou com o mitógeno fitohemaglutinina (PHA) na diluição final de 1:100. As células serão cultivadas em placas de 24 poços, por 24, 48 e 72 horas à 37oC e 5% de CO2. Às culturas estimuladas com os antígenos recombinante Sm22.6 e Sm29 foram adicionadas 30µg/mL de Polimixina B para bloquear a produção de IL-10 induzida pela endotoxina, conforme descrito por Cardoso e colaboradores (Cardoso e cols. 2007). Após a incubação, os sobrenadantes das culturas foram coletados e mantidos a –20°C para posterior dosagem de citocinas. b) Adição de Sulfato de Polimixina B às culturas para bloqueio da produção de citocinas pelo LPS. As CMSP dos indivíduos foram pré-incubadas com 10 µg/mL de Sulfato de Polimixina B (PMB) (CALBIOCHEM, Alemanha) por 30 minutos a 370C, 5% CO2, distribuídas em placas de culturas na concentração de 3x106 células/mL, conforme metodologia descrita por Cardoso e colaboradores (Cardoso e cols. 2007). Em seguida adicionaram-se as proteínas recombinantes nos poços contendo PMB e as proteínas não recombinantes nos demais poços, segundo esquema de placas préestabelecido. Polimixina B (10 µg/mL) foi adicionada novamente no tempos de 12 e 24 horas de cultura. A concentração final de 30 µg/mL de PMB foi suficiente para bloquear até 50 ng/mL de LPS (Vabulas e cols. 2001). c) Avaliação da produção de citocinas Os níveis de IL-5, IL-10, IL-13, IFN-γ e TNF em sobrenadantes de culturas de CMSP foram determinados pela técnica de ELISA sanduíche utilizando-se 48 reagentes comercialmente disponíveis (R&D Systems). Uma curva padrão foi utilizada para expressar os resultados em pg/mL. 4.1.7 Análise da fonte produtora de IL-10 A expressão de IL-10 intracelular entre os diferentes tipos celulares foi analisada como descrito por Sornasse e colaboradores (1996) (Sornasse e cols. 1996). Em resumo, suspensões com 3 x 105 células foram incubadas em placas de 96 poços por 16 horas a 37ºC, 5% de CO2 na presença ou ausência dos antígenos de S. mansoni (concentração 10µg/mL). Após a incubação, foram adicionados 20µL/poço de brefeldina diluída 10X e realizada nova incubação sob as mesmas condições por 4 horas. As células foram então marcadas com os anticorpos monoclonais antiCD4, CD8, CD14, CD25, CD19, CTLA-4 e GITR conjugados com isotiocianato de fluoresceína (FITC) ou “cycrhome” (CY) e mantidas a 4ºC, protegidas da luz até o dia seguinte. Após a marcação das moléculas de superfície, as placas foram lavadas com PBS azida sódica, fixadas com 200 µl de formaldeído a 4% em PBS e mantidas a 4°C até o dia seguinte. Após esta etapa, as placas foram centrifugadas e incubadas com 150µl/poço do tampão de permeabilização, por 10 minutos em temperatura ambiente. Após a incubação, foi feita marcação intracelular, utilizandose anticorpo monoclonal anti-IL-10, conjugado com PE (ficoeritrina), seguido de incubação por 20 minutos à temperatura ambiente, protegido da luz. Em seguida foram feitas sucessivas lavagens utilizando-se o tampão de permeabilização, seguida de ressuspensão das células em 200 µL de solução de lavagem e transferência para tubos de leitura do FACS. A aquisição foi realizada utilizando-se o aparelho FACSCALIBUR (Becton Dickinson). Para avaliação de células que expressarem a citocina IL-10 foram adquiridos 100.000 eventos. As células mononucleares foram analisadas de acordo com a frequência da expressão dos marcadores de superfície celular usando o pograma “Cell Quest”. As populações celulares foram definidas por fluorescência inespecífica a partir da dispersão frontal (FSC) e lateral (SSC) como parâmetros de tamanho e granulosidade celular, respectivamente. De acordo com as características celulares, procedeu-se a seleção das populações de linfócitos e monócitos por 49 janelas nestas respectivas populações. Foram delimitadas duas regiões específicas no gráfico: região 1 (G1), correspondente a janela na área de linfócitos e região 2 (G2), na área de monócitos (Figura 2). Portanto, para a análise das características fenotípicas e expressão de IL-10 intracelular em linfócitos foi utilizada a região G1, enquanto que para monócitos, a região G2. As delimitações dos quadrantes foram realizadas de acordo com os isotipos controles e as populações negativas de cada marcação (Figura 3). 50 Figura 2. Imagem densitométrica de fluorescência não específica por tamanho (FSC) e granulosidade (SSC) celular, identificando as populações de linfócitos, região 1 (G1) e monócitos, região 2 (G2). M1 Figura 3. Imagem densitométrica de fluorescência específica de células mononucleares do sangue periférico, selecionada na janela de linfócitos, após marcação com isotipos controles. O diagrama é representativo de um experimento. 51 4.1.8 Análise dos dados Os dados foram analisados através do software GraphPad Prism (GraphPad software, San Diego, CA). Os dados referentes à amostra da população estudada foram apresentados através de médias aritméticas e seus respectivos desvios padrões. A Representação gráfica foi realizada utilizando-se o programa “GraphPad Prism”, versão 3.03, (GraphPad software, San Diego, CA). Foram utilizados o teste ANOVA para avaliar as diferenças nos níveis de citocinas e foram considerados os resultados significantes entre os valores das culturas de CMSP não estimuladas e estimuladas com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29. Foi utilizado o teste pareado de Wilcoxon para comparar os níveis de IL-10 e IL-5 em cultura de CMSP estimuladas com Der p1 ou com Der p1 na presença dos antígenos do S. mansoni. Todos os testes estatísticos de hipóteses foram bi-caudais, sendo considerados estatisticamente significantes valores de p inferiores ao nível de significância préestabelecidos em 5%. 4.1.9 Considerações éticas O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética Médica da Maternidade Climério de Oliveira, sob Parecer/Resolução número 52/2007 (ANEXO I), e os seus participantes foram todos voluntários que, após esclarecimentos sobre o objetivo desta pesquisa, assinaram termo de consentimento informado (ANEXO II). No caso de menores, o consentimento foi assinado por um dos responsáveis (ANEXO III). Os voluntários que participaram deste estudo doaram 20 mL de sangue para avaliação imunológica e colheram amostras de fezes para realização de exames parasitológicos. A coleta de sangue foi realizada por profissionais da área de saúde habilitados para tal. Os materiais utilizados na coleta de sangue foram descartáveis. A coleta de 52 sangue não oferece riscos, a não ser a possibilidade de sangramento e formação de hematoma, o que é raro e pode ser contornado com compressão do local. Todos os indivíduos portadores de parasitoses intestinais foram tratados gratuitamente. Os indivíduos asmáticos são pacientes atendidos no ambulatório de alergia do Hospital Universitário Professor Edgard Santos. 4.2 METODOLOGIA APLICADA AOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 E 5 4.2.1 Obtenção do modelo experimental de asma e imunização dos camundongos com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29 e IPSE Para a obtenção do modelo experimental de asma induzida por OVA cinco camundongos BALB/c por grupo foram sensibilizados pela injeção de uma solução de OVA (Albumin chicken egg White, Grade V, Sigma) e hidróxido de alumínio (alumem) via sub-cutânea nos dias 0 e 15. Cada animal recebeu 200µl de solução que corresponde a 10ug OVA + 1mg alumen por animal. Entre os dias 22 a 25 os camundongos foram desafiados com OVA aerosol (1%) por 30 minutos (Figura 4A). Além dos antígenos a serem Sm22.6, PIII e Sm29, neste estudo foi utilizado o antígeno do ovo IPSE (IL-4-inducing principle of S. mansoni eggs) como controle positivo, ma vez que esta proteína é indutora de IL-4 na esquistossomose (Schramm e cols. 2003; Schramm e cols. 2007). Dois dias antes do início do protocolo de indução de asma os camundongos foram imunizados via sub-cutânea com os diferentes antígenos de S. mansoni. O grupo OVA não recebeu nenhuma imunização e o grupo PBS recebeu PBS e alumem. Os camundongos foram divididos em grupos denominados de acordo com o antígeno utilizado na imunização (Figura 4B). Cinco camundongos foram incluídos em cada grupo e dois experimentos isolados foram realizados. 53 A Dia: -2 0 1a imuniz s.c. OVA s.c. 8 2a imuniz s.c. 15 OVA s.c. 18 3a imuniz s.c. 22 27 OVA aerosol desafio Eutanásia B Grupo Sensibilização Desafio Imunização OVA OVA/alumem OVA -- Sm22.6 OVA/alumem OVA Sm22.6/alumem PIII OVA/alumem OVA PIII/alumem Sm29 OVA/alumem OVA Sm29/alumem IPSE OVA/alumem OVA IPSE/alumem PBS PBS/alumem PBS PBS/alumem Figura 4. Indução da inflamação das vias aéreas e imunização com antígenos de S. mansoni. Camundongos BALB/c foram sensibilizados com injeções sub-cutâneas de OVA/alumem e então desafiados com OVA aerosol entre os dias 22 a 27. Os animais foram sacrificados no dia 28 para realização dos experimentos (A). Diferentes grupos de camundongos foram imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29 e IPSE, sendo que o controle negativo recebeu PBS/alumen e o grupo OVA não recebeu nenhuma imunização (B). 54 4.2.2 Obtenção do lavado brônquio-alveolar e determinação de citocinas A realização do lavado brônquio alveolar foi realizada como descrito por Pacífico e colaboradores (Pacifico e cols. 2009). Resumidamente, para avaliação da inflamação das vias aéreas foi realizada uma lavagem bronquioalveolar (BAL) e avaliação das populações celulares existentes. Os camundongos foram sacrificados com dose letal de anestésico 0,4 mL (rompum ou ketamina) em seguida a traquéia foi exposta, e com o auxílio de uma cânula acoplada a uma seringa injetou-se 1mL de PBS nos brônquios, fazendo massagem no pulmão para ajudar a voltar o lavado para a seringa. (Este processo foi repetido três vezes). O material obtido na última lavagem foi utilizado para os experimentos, sendo centrifugado a 1200 rpm por 5 minutos a 4ºC para obtenção das células. O sobrenadante foi descartado e as células ressuspendidas em 100 µL de solução de albumina 3% (BSA). Foi realizada a contagem de células totais existentes no BAL, sendo que as lâminas foram feitas no citospin com aproximadamente 50.000 células, centrifugando 450 rpm por 3 minutos. Em seguida as lâminas foram coradas por May-Grumald-Giemsa. Foi realizada a contagem diferencial de células mononuclares, neutrófilos e eosinófilos (por proporção em relação ao número total de células obtido no BAL). As determinações das citocinas IL-4, IL-5, IFN-γ e IL-10 foram realizadas através de ELISA sanduíche, utilizando anticorpos disponíveis comercialmente e seguindo instruções dos fabricantes (BD e R&D Systems). As densidades óticas foram lidas a 450 nm e os resultados foram expressos em pg/mL, comparados a uma curva padrão. 4.2.3 Avaliação de IgE específico para OVA Os níveis de IgE específica para OVA foram determinados no soro dos animais, como descrito por Fallon e colaboradores e Pacífico e colaboradores (Fallon e Dunne 1999; Pacifico e cols. 2009). Resumidamente, amostras de soro dos animais obtidas pela centrifugação do sangue total obtido a partir do plexo retro-orbital foi 55 utilizada para realização da determinação de IgE anti-OVA pela técnica de ELISA. Placas de 96 wells de fundo chato (Nunc; Denmark) foram sensibilizadas com anticorpo IgE de rato anti-camundongo (1:250; Southern Biotechnology) diluído em TCB pH 9.6, 50 µL por poço e incubadas por 16 horas a 4ºC. Em seguida, as placas foram lavadas 3 vezes com PBS Tween-20 0,05% pH 7.2 (PBST) e então bloqueadas por 1 hora em temperatura ambiente com 200µL PBS-caseína. Após o bloqueio, as placas foram novamente lavadas 3 vezes com PBST. Foi adicionado 50 µL de soro por poço e incubado por duas horas à temperatura ambiente. Em seguida, OVA-Biotina (1:50) foi adicionada à placa e incubada por 1 hora à temperatura ambiente. estreptavidina-HRP Anticorpos (1:10,000; ligados Southern à placa foram Biotechnology) por incubadas 45 com minutos à temperatura ambiente. A reação de coloração se desenvolveu por adição de 100 µL por poço de Solução de OPD (Sigma) diluído em 50 mL Tampão Citrato-Fosfato, pH5 e H2O2 0,05%). As placas foram então incubadas a temperatura ambiente por 10 minutos e a reação foi interrompida pela adição de 50 µL por poço de H2SO4 5%. A absorbância foi medida a 492 nm utilizando um leitor de placas de ELISA (BioRad, Hercules, CA). 4.2.4 Avaliação da inflamação nos pulmões Seguindo a lavagem brônquio-alveolar os pulmões foram coletados e fixados em 10% de formalina tamponada. Os cortes histológicos e a avaliação das lâminas foram realizados no laboratório de Patologia Comparada sob supervisão do professor Geovanni Cassali, departamento de Patologia Geral, UFMG. Para tal, os fragmentos foram então desidratados, clarificados e embebidos em parafina. Várias secções sagitais de todo o tecido foram feitas (3-4 µm de espessura). Elas foram então coradas com Hematoxilina e Eosina e examinadas para avaliação de infiltrado celular (aumento de 200x). Pelo menos 10 campos foram aleatoriamente examinados e selecionados. A gravidade do processo inflamatório na região peribronqueal foi avaliada por dois patologistas que não conheciam a distribuição dos grupos. A presença de células inflamatórias na região peri-bronqueal foi classificada em uma escala que variou de 0 a 5, sendo: 0= ausência de inflamação, 1= 56 inflamação mínima, 2= pouca inflamação, 3= média, 4= moderada e 5= presença de numerosas células inflamatórias. Esta classificação baseou-se nos critérios apresentados por Siddiqui e colaboradores e por Mo e colaboradores (Mo e cols. 2008; Siddiqui e cols. 2008). 4.2.5 Ensaio para detecção de peroxidase eosinofílica (EPO) O ensaio de EPO foram realizados como previamente descrito por Strath e colaboradores (Strath e cols. 1985). Resumidamente, 100 mg de cada pulmão foi homogenizado em 1mL de PBS contendo anti-proteases (0.1mM PMSF, 0.1 mM cloreto de benzetônio, 10 mM EDTA and 20 KI aprotinin A) e 0.05% Tween 20. As amostras foram então centrifugadas por 15 minutos a 4°C a 7000rpm e sobrenadante foi descartado e ao pellet foi adicionado 1,5 mL de NaCl 0,2% e ressuspendido. Após 15 segundos foi adicionado 1,5 mL de solução NaCl 1,6% glicose 5% e então homogeneizado. As amostras então foram centrifugadas 15 min 4°C a 7000 rpm e o sobrenadante foi descartado. O pellet foi ressuspendido em 1,9 mL de PBS com HTAB (0,5%), quando então sofreu o processo de congelamento e descongelamento em nitrogênio líquido 3 vezes. Para a detecção de EPO, 75µL das amostras foram colocadas em placas de 96 poços e em seguida foi adicionado 75 µL de solução reveladora (OPD 1,5mM; Sigma) em tampão Tris-HCL 0,075mM pH=8 acrescido de H2O2 6,6mM). As placas foram então incubadas a temperatura ambiente por 10 minutos para o aparecimento da coloração desejada e a reação foi interrompida pela adição de 50 µL por poço de H2SO4 5%. A absorbância foi medida a 492 nm utilizando um leitor de placas de ELISA (BioRad, Hercules, CA). 4.2.6 Avaliação da freqüência de células TCD4+Foxp3+ e TCD4+IL-10+ em células de pulmão dos camundongos asmáticos imunizados ou não com os antígenos do S. mansoni A marcação dos anticorpos de superfície e intra-celulares foi realizada segundo protocolo descrito por Pacífico e colaboradores (Pacifico e cols. 2009). Os pulmões 57 dos camundongos foram removidos, e tratados com 100 U/mL de colagenase de Clostridium histolyticum (Sigma) por 30 minutos a 37°C. Em seguida foi filtrado em membrana com poro de 70 µm e as hemácias foram lisadas pela adição do tampão ACK. As células foram lavadas duas vezes com RPMI (SIGMA) e ajustadas para 2 x 106 células por poço. As células foram cultivadas por 16 horas com OVA (25µg/mL) a 37°C e 5% de CO2. Após esse período adicionou-se 1mg/mL de brefeldina A por poço e a cultura foi novamente incubada por mais 4 horas. Antes da marcação com os anticorpos as células foram bloqueadas com CD16/CD32 (Fc block, e-bioscience) e então adicionados o anticorpo de superfície anti-mouse CD4-FITC (e-bioscience) e os isotipos controles anti-mouse IgG1-FITC e IgG2a-PECy5 (BD-Biosciences) e incubadas por 30 minutos a 4°C. Para marcação intra-celular, após incubação as células foram lavadas com PBS e adicionado tampão de permeabilização (ebioscience) e então incubadas novamente por 30 minutos a 4°C. Em seguida, foram adicionados os anticorpos para marcação intra-celular anti mouse Foxp3-biotinilado e anti-mouse IL-10-PE (ambos e-biosciences). Incubou-se por 30 minutos a 4°C e, após lavagem com PBS, adicionou-se a streptavidina ligada ao PECy5 para a revelação do Foxp3-biotinilado. Após incubação por 30 minutos a 4°C e lavagem, finalmente as células foram lavadas duas vezes com PBS, e ressuspendidas em paraformaldeído a 2% para posterior aquisição no citômetro. A aquisição foi realizada usando o FACSCan (Becton Dickinson, San Jose, CA). As análises foram realizadas utilizando-se o programa de interface FlowJO. Os linfócitos foram definidos por fluorescência inespecífica a partir da dispersão frontal (FSC) e lateral (SSC) como parâmetros de tamanho e granulosidade celular, respectivamente. De acordo com as características celulares, procedeu-se a seleção da população de linfócitos, delimitando-se na região específica no gráfico: região 1 (G1), correspondente a janela na área de linfócitos (Figura 5A). Portanto, para a análise das características fenotípicas e expressão de Foxp3 e IL-10 intracelulares em linfócitos foi utilizada a região G1. As delimitações dos quadrantes foram realizadas de acordo com os isotipos controles. As populações duplo-positivas foram utilizadas para avaliação da frequência destas moléculas (Figuras 5B e C). 58 (B) (A) (C G1 Figura 5. Imagem densitométrica de fluorescência não específica, mostrando a região de seleção da população de linfócitos, G1 (A) e de fluorescência específica, selecionada na janela de linfócitos, após marcação com anticorpos fluorescentes específicos para Foxp3 (B) e para IL-10 (C). O diagrama é representativo de um experimento. 59 4.2.7 Análise dos dados Os dados foram analisados através do software “GraphPad Prism” (GraphPad software, San Diego, CA). Os dados referentes a celularidade no pulmão, níveis de citocinas, IgE e EPO foram apresentados através de médias aritméticas e seus respectivos desvios padrões. A Representação gráfica foi realizada utilizando-se o programa “GraphPad Prism”, versão 3.03. Testes não paramétricos foram utilizados para avaliar as diferenças nos níveis de citocinas. Foi usado o teste de Kruskal-Wallis com pós-teste “Dunn’s Multiple Comparasion” e foram considerados os resultados significantes entre o grupo asmático não imunizado em relação aos demais grupos que receberam imunização com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29 e IPSE ou em relação ao grupo PBS. Todos os testes estatísticos de hipóteses foram bi-caudais, sendo considerados estatisticamente significantes valores de p inferiores ao nível de significância préestabelecidos em 5%. 4.2.7 Considerações éticas O estudo experimental foi desenvolvido na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Este estudo teve a aprovação pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal (CETEA) da referida Universidade. 60 5. RESULTADOS 5.1 RESULTADOS REFERENTES AOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1, 2 E 3 5.1.1 Características demográficas dos indivíduos avaliados no estudo A tabela II mostra as características demográficas e intensidade de infecção dos indivíduos incluídos no estudo. Não houve diferença significativa em relação à idade e gênero entre os grupos avaliados. Tabela II. Características demográficas e intensidade de infecção dos indivíduos infectados com S. mansoni e asmáticos não infectados. Indivíduos Idade, anosa média ± DP Gênero, % masculinob IgG4 específico para SWAP (DO)a Media ± DP IgE específica para SWAP (DO)a média ± DP Carga parasitária, ovos de S. mansoni /g de fezesa média ± DP a Grupo 1 (n=20) Grupo 2 (n=22) Valor de p 21 ± 8 19 ± 10 > 0,05 63,6 40,0 > 0,05 0,08 ± 0,10 0,40 ± 0,20 < 0,01 0,003 ± 0,01 0,11 ± 0,07 < 0,01 0 330 ± 298 < 0,001 Teste de Mann-Whitney; b Teste exato de Fisher Grupo 1: Asmáticos sem infecções helmínticas vivendo fora da área endêmica Grupo 2: Indivíduos infectados pelo S. mansoni vivendo na área endêmica “Cut-off” (DO): IgG4: 0,18, IgE: 0,05 61 5.1.2 Produção de citocinas por CMSP de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni Inicialmente foi avaliada a produção de citocinas em culturas de CMSP de indivíduos infectados pelo S. mansoni estimuladas com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29. Como controles, as células foram também estimuladas com os antígenos solúveis do verme adulto (SWAP) e do ovo (SEA) (Figura 6). A figura 6A mostra os níveis de IL-10 produzidos por CMSP de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni, estimuladas in vitro com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29, além do SWAP e do SEA. Foi observado que todos os antígenos avaliados neste trabalho induziram a produção de IL-10. Em relação às culturas não estimuladas, nas culturas estimuladas com SWAP, SEA, Sm22.6, PIII e Sm29 os níveis de IL-10 foram significativamente maiores (389 ± 420 pg/mL, 340 ± 370 pg/mL, 387 ± 271 pg/mL, 853 ± 347 pg/mL e 499 ± 326 pg/mL, respectivamente) (Figura 6A). A produção de IL-5 é mostrada na Figura 6B. Foi observado que nas culturas estimuladas com o antígeno PIII os níveis de IL-5 foram significativamente maiores que naquelas não estimuladas (865 ± 1286 pg/mL e 34 ± 14 pg/mL, respectivamente; p<0,001). Não houve diferença significativa na produção de IL-5 nas culturas estimuladas com os antígenos Sm22.6 e Sm29 (61 ± 88 pg/mL e 34 ± 15,6 pg/mL, respectivamente), em relação às culturas não estimuladas (34 ± 14 pg/mL). Os níveis de IL-5 em culturas estimuladas com SWAP e com o SEA foram respectivamente 1048 ± 1594 pg/mL e 608 ± 1171 pg/mL, sendo significativamente maiores em relação as culturas não estimuladas (p<0,001 e p<0,05, respectivamente). A produção de IL-13 por CMSP estimuladas com os antígenos avaliados é mostrada na figura 6C. Os níveis desta citocina diferiram significativamente nas culturas estimuladas com os antígenos SWAP, SEA e PIII (655 ± 751 pg/mL, 351 ± 461 pg/mL e 665 ± 879 pg/mL, respectivamente), comparados às culturas sem estímulo (134 ± 38 pg/mL). 62 A Figura 6D mostra a produção de IFN-γ por CMSP estimuladas com os antígenos de S. mansoni. Nas culturas estimuladas com os antígenos Sm22.6 e Sm29 foram observados níveis mais elevados desta citocina (1708 ± 1478 pg/mL e 870 ± 1242 pg/mL, respectivamente) quando comparados às culturas não estimuladas (97 ± 192 pg/mL; p<0,001 e p<0,05, respectivamente). Não houve diferença estatisticamente significante quanto a produção de IFN-γ nas culturas estimuladas com o SWAP, SEA e PIII em relação às culturas não estimuladas. Como controle positivo, foram dosadas as citocinas IL-10, IL-5, IL-13 e IFN-γ em CMSP estimuladas com PHA, sendo os valores de 731 ± 396 pg/mL, 2272 ± 1264 pg/mL, 6277 ± 627 pg/mL e 2268 ± 966 pg/mL, respectivamente. 63 (A) (B) 1500 4000 1000 ## ## ## ## 500 IL-5 (pg/mL) IL-10 (pg/mL) *** 3000 ## 2000 * 1000 0 0 (C) (D) 2000 4000 *** 1500 IFN-γ (pg/mL) IL-13 (pg/mL) ## 1000 500 3000 2000 ** Sem estímulo SWAP SEA Sm22.6 PIII Sm29 1000 0 0 Figura 6. Níveis de IL-10 (A), IL-5 (B) e IL-13 (C) e IFN-γ (D) produzidos por células mononucleares de sangue periférico de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni estimuladas in vitro com os antígenos de S. mansoni. As concentrações são expressas em pg/mL e os resultados em médias ± DP. *p<0,05, **p<0,01, ## p<0,001 e ***p<0,0001 comparados com as culturas não estimuladas. Análise estatística realizada pelo teste de Kruskal-Wallis com pós-teste (Dunn’s Multiple Comparasion Test). 64 5.1.3 Produção de citocinas por CMSP de asmáticos não infectados pelo S. mansoni As figuras 7A, 7B, 7C e 7D mostram os níveis de IL-10, IL-5, IL-13 e IFN-γ, respectivamente produzidos por células mononucleares de sangue periférico de indivíduos asmáticos não infectados pelo S. mansoni, estimulados in vitro pelos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 do S. mansoni, além do SWAP e do SEA. Os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 induziram níveis significativamente mais elevados de IL-10 (451 ± 350 pg/mL, 364 ± 289 pg/mL e 712 ± 368 pg/mL, respectivamente), quando comparados às culturas não estimuladas (16 ± 2 pg/mL; p<0,001 para todos os três antígenos). A produção de IL-10 induzida pelo SWAP e SEA foram baixas, sendo as médias 55 ± 67 pg/mL e 35 ± 46 pg/mL, respectivamente. Os níveis de IL-5, IL-13 e IFN-γ não diferiram significativamente nas culturas estimuladas com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29, quando comparadas àquelas não estimuladas. Apenas nas culturas estimuladas com SEA os níveis de IL-5 foram maiores que nas culturas não estimuladas (média= 63 ± 102 pg/mL e 15,6 ± 0,1 pg/mL, respectivamente; p<0,05). Quando as células foram estimuladas com fitohemaglutinina (PHA) houve sempre produção de citocinas, sendo as concentrações de 960 ± 297 pg/mL, 795 ± 22 pg/mL, 1843 ± 1180 pg/mL e 1549 ± 342 pg/mL para IL-10, IL-5, IL-13 e IFN-γ, respectivamente. 65 (A) (B) 250 1500 1000 *** ## 500 IL-5 (pg/mL) IL-10 (pg/mL) 200 *** 150 * 100 50 0 0 (C) (D) 250 250 Sem estímulo SWAP SEA Sm22.6 PIII Sm29 150 100 IFN-γ (pg/mL) IL-13 (pg/mL) 200 200 150 100 50 50 0 0 Figura 7. Níveis de IL-10 (A), IL-5 (B) e IL-13 (C) e IFN-γ (D) produzidos por células mononucleares de sangue periférico de asmáticos não infectados pelo S. mansoni, estimuladas in vitro com os antígenos do parasita. As concentrações são expressas em pg/mL e os resultados em médias ± DP. *p<0,05, ## p<0,001 e ***p<0,0001 comparados com as culturas não estimuladas. Análise estatística realizada pelo teste de Kruskal-Wallis com pós-teste (Dunn’s Multiple Comparasion Test). 66 5.1.4 Efeito da adição de antígenos do S. mansoni sobre a produção de IL-10 e IL-5 induzida pelo alérgeno 1 do Dermatophagoides pteronyssinus (Der p1) Desde que a citocina IL-10 tem sido associada a uma modulação da resposta inflamatória na asma (Akdis e cols. 1998; Adachi e cols. 1999) foi avaliado o efeito da adição dos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 às culturas de CMSP de indivíduos asmáticos estimuladas com o Der p1 sobre a produção de IL-10. As Figuras 8A, 8B e 8C mostram o efeito da adição dos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 na produção de IL-10 por CMSP de asmáticos não infectados estimuladas com o Der p1. Foi observado que a adição destes antígenos resultou no aumento significativo da produção de IL-10 por estas células (p<0,0001 para todos os antígenos). Adicionalmente, foi avaliado se estes antígenos teriam a habilidade de modular a produção de IL-5 em culturas estimuladas pelo Der p1. Foi observado que a adição dos antígenos Sm22.6 (Figura 9A) e Sm29 (Figura 9B) resultou em diminuição nos níveis de IL-5 por células de asmáticos não infectados (p<0,05 em ambos). Nas culturas adicionadas de PIII não houve diferença estatisticamente significante quando comparadas àquelas estimuladas apenas com Der p1 (Figura 9C; p>0,05, teste de Wilcoxon pareado). 67 (A) (B) 2000 IL-10 (pg/mL) IL-10 (pg/mL) 2000 1000 0 Der p1 Der p1+Sm22.6 1000 0 Der p1 Der p1+PIII (C) IL-10 (pg/mL) 2000 1000 0 Der p1 Der p1+Sm29 Figura 8. Níveis de IL-10 em culturas de CMSP de asmáticos não infectados estimuladas com Der p1 na presença ou ausência dos antígenos Sm22.6 (A), PIII (B) e Sm29 (C). Os níveis de IL-10 foram significativamente mais elevados na presença dos antígenos de S. mansoni quando comparados às culturas estimuladas apenas com Der p1 (p<0,0001 para todos os antígenos; teste de Wilcoxon pareado). 68 (A) (B) 1000 IL-5 (pg/mL) IL-5 (pg/mL) 1000 500 500 0 0 Der p1 Der p1 Der p1+Sm22.6 Der p1+PIII (C) IL-5 (pg/mL) 1000 500 0 Der p1 Der p1+Sm29 Figura 9. Níveis de IL-5 em culturas de CMSP de asmáticos não infectados estimuladas com Der p1 na presença ou ausência dos antígenos Sm22.6 (A), PIII (B) e Sm29 (C), respectivamente. Os níveis de IL-5 foram significativamente mais baixos nas culturas estimuladas com os antígenos Sm22.6 e Sm29 quando comparados às culturas estimuladas apenas com Der p1 (p<0,05 em ambos; teste de Wilcoxon pareado). 69 5.1.5 Frequência de CMSP produtoras de IL-10 após estimulação in vitro com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 Desde que os antígenos do S. mansoni avaliados neste estudo induziram a produção da citocina modulatória IL-10 por células de indivíduos asmáticos não infectados, investigamos a fonte celular produtora desta citocina (Tabela III). Tabela III. Freqüência de células mononucleares de sangue periférico expressando IL-10 intracelular em culturas não estimuladas e estimuladas com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 de indivíduos asmáticos não infectados pelo Schistosoma mansoni. Sm22.6 PIII Sm29 CD3 CD4 IL-10 em CD3+CD4+ Sem estímulo 27,1±5,7 0,20±0,06 30,8±10,1 0,37±0,21 29,7±7,5 0,25±0,15 29,5±7,8 * 0,47±0,2 CD3+CD8+ IL-10 em CD3+CD8+ 14,7±6,3 0,54±0,26 17,4±6,5 0,52±0,39 13,9±6,3 0,40±0,21 12,9±6,0 0,68±0,45 CD14+ IL-10 em CD14+ 16,7±6,0 0,64±0,56 7,3±3,6 * 3,09±1,87 13,6±4,4 0,89±0,76 10,7±2,9 0,94±0,27 CD19+ IL-10 em CD19+ 2,8±1,6 0,92±0,82 2,9±1,2 1,95±1,70 2,0±0,9 0,85±0,99 2,0±0,8 2,25±1,90 CD4+CD25+ IL-10 em CD4+CD25+ 4,5±1,0 2,75±0,81 4,6±1,5 * 4,68±1,85 3,4±1,2 1,26±0,63 3,1±1,0 3,57±1,26 CD4+GITR+ IL-10 em CD4+GITR+ 0,71±0,31 3,27±2,88 0,83±0,54 7,38±4,90 0,55±0,42 4,30±4,17 0,69±0,37 * 14,7±10,4 CD4+CTLA-4+ IL-10 em CD4+CTLA-4+ 2,4±0,59 1,22±0,58 2,4±0,8 3,85±3,55 2,4±1,3 1,56±0,87 2,6±1,0 * 3,42±2,43 + + * *p<0,05 comparados com culturas não estimuladas, Teste de Kruskal-Wallis com pós-teste. Os resultados são expressos em média do percental ± DP. 70 Nas culturas estimuladas com Sm22.6 observou-se maior freqüência de células CD4+CD25+ expressando IL-10 em relação às culturas não estimuladas (p<0,05). Embora tenha havido uma menor freqüência de células CD14+, a freqüência destas células expressando IL-10 foi significativamente maior em relação às culturas não estimuladas (p<0,05). Nas culturas estimuladas com PIII não houve diferença significativa na freqüência de células expressando IL-10 em relação às culturas não estimuladas. Por outro lado, embora não tenha sido observada diferença significativa na freqüência de células CD4+, CD4+GITR+ e CD4+CTLA4+ em culturas estimuladas com Sm29 em relação às células não estimuladas, houve maior freqüência destas células expressando IL-10 nas culturas estimuladas com este antígeno (p<0,05 para todas as células). 71 5.2 RESULTADOS REFERENTES AOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 E 5 5.2.1 Modulação da inflamação das vias aéreas em modelo murino de asma induzido por OVA pela imunização com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 O infiltrado celular nos pulmões dos camundongos asmáticos imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29 e IPSE foi avaliado e os resultados mostrados na figura 10. Foi observado um intenso infiltrado de células inflamatórias distribuídos por toda a região peri-bronqueal dos camundongos asmáticos não imunizados, aqui denominados OVA (Figura 10A). Comparativamente, nos grupos de camundongos imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29, além do grupo tratado com PBS, a migração de células inflamatórias para o pulmão foi significativamente menor que no grupo não imunizado (Figuras 10B, C, D e F, respectivamente; p<0,01 para os grupos Sm22.6 e Sm29 e p<0,001 para os grupos PIII e PBS, comparados ao grupo OVA). Como esperado, o grupo imunizado com a proteína IPSE apresentou um escore de inflamação que não diferiu significativamente do grupo OVA (Figura 10G). 72 Figura 10. Figura representativa de corte histológico de pulmão mostrando o processo inflamatório das vias aéreas induzido por OVA nos camundongos BALB/c imunizados ou não com os antígenos do S. mansoni. Intensa infiltração de células inflamatórias pode ser vista no grupo de camundongos não imunizados (A). As figuras B, C, D, E e F indicam cortes de pulmão representativos dos grupos imunizados com Sm22.6, PIII, Sm29, IPSE e PBS, respectivamente. A figura G mostra o escore do infiltrado inflamatório no pulmão, sendo 5 considerado o processo inflamatório mais grave. **P<0,01 e ## p<0,001 comparados com o grupo OVA. Análise estatística realizada pelo teste de Kruskal-Wallis com pós-teste (Dunn’s Multiple Comparasion Test). 73 5.2.2 Efeito da imunização com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 sobre a celularidade do lavado brônquio-alveolar (BAL) dos camundongos dos diferentes grupos A tabela IV mostra a celularidade no lavado brônquio-alveolar dos camundongos dos diferentes grupos. Os grupos de camundongos imunizados com Sm22.6, PIII e Sm29 tiveram menores números de células totais e de eosinófilos no BAL quando comparados ao grupo que não recebeu imunização (p<0,05). Nas demais populações celulares não houve diferença significativa comparando-se camundongos imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 com aqueles não imunizados. O grupo IPSE não diferiu do grupo OVA em relação ao número de células totais e aos tipos celulares avaliados. 74 Tabela IV. Número de células totais e contagem diferencial (x 105) no BAL dos camundongos asmáticos não imunizados e imunizados com os diferentes antígenos do S. mansoni Grupos Células de camundongos totais PBS 10,2 ± 6,8* OVA Eosinófilos Neutrófilos Linfócitos Macrófagos 0,1 ± 0,05 2,8 ± 1,3 3,9 ± 3,2 5,9 ± 3,6 69 ± 18 55 ± 19 2,2 ± 1,4 7,0 ± 2,2 4,0 ± 1,9 Sm22.6 30 ± 12* 12 ± 3* 3,9 ± 2,2 10,4 ± 7,4 7,7 ± 6,6 PIII 27 ± 8* 6,9 ± 5* 3,5 ± 1,0 10,1 ± 3,4 6,7 ± 3,2 Sm29 36 ± 6* 16 ± 3* 3,3 ± 1,8 14 ± 1,8 5,3 ± 0,8 IPSE 68 ± 21 52 ± 29 3,2 ± 1,9 7,5 ± 3 5,4 ± 2,0 # Valores expressos em células/mm3 (média ± DP); #p<0,001 e *p<0,05 comparados com o grupo OVA. Kruskal-Wallis com pós-teste (Dunn’s Multiple Comparasion Test). 75 5.2.3 Mediadores inflamatórios em camundongos imunizados e não imunizados com os antígenos do S. mansoni Os níveis de IgE específica para OVA foram avaliados nos diferentes grupos de camundongos (Figura 11A). Comparados ao grupo não imunizado, os camundongos imunizados com Sm22.6, PIII e Sm29 apresentaram menores níveis de IgE específica para OVA (p<0,05 para Sm22.6 e PIII, e p<0,01 para o grupo Sm29). Inesperadamente, no grupo de camundongos imunizados com IPSE os níveis deste isotipo de anticorpo também foram significativamente menores comparados ao grupo não imunizado (p<0,05). A peroxidase eosinofílica (EPO) é uma enzima produzida pelo eosinófilo e sua produção está relacionada diretamente a presença e ativação destas células (Strath e cols. 1985). A figura 11B mostra os níveis da enzima EPO no pulmão nos diferentes grupos de camundongos asmáticos imunizados ou não com os antígenos de S. mansoni. Camundongos imunizados com Sm22.6 e PIII apresentaram menores níveis da enzima EPO quando comparados àqueles não imunizados. Nos grupos Sm29 e IPSE não houve diferença estatisticamente significante comparados ao grupo OVA. 76 IgE epecífica para OVA (DO) (A) 1.0 * * ** 0.5 * # OVA Sm22.6 PIII Sm29 IPSE PBS 0.0 (B) EPO no pulmão (DO) 2 1 * ** # 0 Figura 11. Níveis de IgE específica para OVA no soro (A) e de peroxidase eosinofílica (EPO) no pulmão (B) dos camundongos não imunizados e imunizados com os antígenos Sm22.6, PIII, Sm29, IPSE e PBS, respectivamente. Os resultados são expressos em densidade ótica (DO) a 492 nm (média ± SD). *p<0,05, **p<0,01 e # p<0,005 em relação ao grupo OVA. 77 5.2.4 Perfil de citocinas no BAL nos diferentes grupos de camundongos As figuras 12A, B, C e D mostram, respectivamente, os níveis de IL-4, IL-5, IL-10 e IFN-γ, nos diferentes grupos de camundongos avaliados nesse estudo. Quando se avaliou as citocinas IL-4 e IL-5, que mais contribuem para o processo inflamatório envolvido na patogênese da asma, observou-se que, em relação ao grupo OVA, os grupos Sm22.6 e PIII apresentaram menores níveis destas citocinas (Figuras 12A e 12B, respectivamente). Por outro lado, os níveis da citocina modulatória IL-10 foram significativamente maiores no grupo que recebeu imunização com Sm22.6 comparado ao grupo não imunizado (Figura 12C; p<0,05), enquanto que não houve diferença significativa nos níveis desta citocina nos grupos imunizados com PIII e Sm29 em relação ao grupo OVA. Desde que IFN-γ e TNF tem sido associados a um agravamento da lesão tecidual na asma (Hansen e cols. 1999), os níveis destas citocinas foram também determinados. Os níveis de IFN-γ foram menores no BAL do grupo Sm29, quando comparados ao grupo OVA (Figura 12D; p<0,05). Não houve diferença significativa nos níveis desta citocina entre os demais grupos em relação ao grupo OVA. Os níveis de TNF foram menores que 50 pg/mL para todos os grupos avaliados (dados não mostrados). Desde que apenas para o grupo Sm22.6 os níveis de IL-10 foram significativamente maiores que o grupo OVA, foi avaliado se havia diferença na relação IL-10/IL-4 entre os grupos (Figura 12E). Observou-se um aumento na relação IL-10/IL-4 no BAL dos grupos imunizados com os antígenos Sm22.6 e PIII quando comparados aos encontrados nos camundongos que não receberam imunização (Figura 12E; p<0,01 e p<0,05, respectivamente). 78 (A) (B) 200 800 IL-5 (pg/mL) IL-4 (pg/mL) 150 * 100 * ** 50 600 * 400 ** 200 ## 0 0 (C) (D) 100 300 IFN-γ (pg/mL) IL-10 (pg/mL) 150 * 50 200 100 * 0 0 (E) IL-10 / IL-4 1.00 0.75 0.50 ** * OVA Sm22.6 PIII Sm29 IPSE PBS 0.25 0.00 Figura 12. Efeito da imunização com antígenos de S. mansoni sobre a produção de citocinas no BAL. Níveis de IL-4, IL-5, IL-10 e IFN-γ nos diferentes grupos de camundongos (Figuras A, B, C e D, respectivamente). A figura 12E mostra a relação entre os níveis de IL-10 e IL-4 no BAL dos grupos avaliados. Os resultados são expressos em média ± DP. *p<0,05, **p<0,01 e #p<0,005 comparados com o grupo OVA. 79 5.2.5 Frequência (%) de células CD4+ no pulmão dos diferentes grupos de camundongos, expressando a molécula Foxp3 e a citocina IL-10 Na tentativa de caracterizar melhor os mecanismos regulatórios envolvidos na modulação da resposta inflamatória das vias aéreas pelos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29, uma vez que apenas no grupo de camundongos imunizados com Sm22.6 observou-se um aumento na produção de IL-10 no BAL, foi avaliada a freqüência de células CD4+ expressando Foxp3 (Fgura 13A) e CD4+ expressando IL-10 (Figura 13B) nos diferentes grupos de camundongos. Nos camundongos imunizados com Sm22.6 e PIII houve um aumento significativo na freqüência de células CD4+Foxp3+ quando comparados com os não imunizados (p<0,05 em ambos). No grupo que recebeu o antígeno Sm29 houve uma tendência de maior freqüência destas células em relação ao grupo OVA (p=0,06). Por outro lado, a frequência destas células expressando IL-10 foi mais alta apenas no grupo imunizado com a proteína Sm22.6 em relação ao grupo OVA (Figura 13B; p<0,05). 80 (A) Céluas TCD4+Foxp3+ (%) 6 4 * * 2 OVA Sm22.6 PIII Sm29 IPSE PBS 0 (B) Células TCD4+IL-10+ (%) 0.75 * 0.50 0.25 0.00 Figura 13. Frequência de células TCD4+Foxp3+ (A) e TCD4+IL-10+ (B) em células do pulmão de camundongos asmáticos imunizados ou não com os antígenos de S. mansoni. Suspensões celulares isoladas de pulmões de camundongos foram marcadas para expressão da molécula de superfície CD4 e para expressão intracelular de Foxp3 e IL-10, e então analisadas por citometria de fluxo na região dos linfócitos selecionados pelo gráfico de tamanho/granulosidade. Os resultados são expressos em % (média ± DP). *p<0,05 em relação ao grupo OVA. Análise estatística realizada pelo teste de Kruskal-Wallis com pós-teste (Dunn’s Multiple Comparasion Test). 81 6. DISCUSSÃO Estudos vêm demonstrando que a infecção pelo Schistosoma mansoni previne a atopia e a asma, tanto em humanos (Lynch e cols. 1993; Lynch e cols. 1998; Araujo e cols. 2000; Nyan e cols. 2001; van den Biggelaar e cols. 2001; Cooper e cols. 2004), como em modelo experimental (Mangan e cols. 2006; Mo e cols. 2008; Pacifico e cols. 2009). É bem documentada a habilidade da infecção pelo Schistosoma sp ou de antígenos do parasita em induzir mecanismos modulatórios da resposta imune, a exemplo da indução da produção de IL-10 (Gazzinelli e Colley 1992; Williams e cols. 1994; Araujo e cols. 1996; Finkelman e cols. 1997; Mwatha e cols. 1998; Velupillai e cols. 2000), de células regulatórias, a exemplo das células CD4+CD25+ (Yang e cols. 2007; Pacifico e cols. 2009) e da molécula inibitória da ativação celular, o CTLA-4 (Zouain e cols. 2004; Oliveira e cols. 2009). Desde que nestes estudos tem se avaliado o efeito da infecção pelo S. mansoni, da injeção do ovo do parasita, ou ainda de antígenos brutos sobre o desenvolvimento da asma, o objetivo deste trabalho foi avaliar se as proteínas recombinantes Sm22.6 e Sm29 e o antígeno purificado PIII do S. mansoni possuem habilidade para modular a resposta inflamatória na asma tanto in vitro por CMSP de indivíduos asmáticos, como em modelo experimental de inflamação das vias aéreas induzida por OVA. A escolha dos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 para serem utilizados neste estudo decorreu do fato de todos eles serem localizados na membrana e/ou tegumento do verme adulto. Proteínas secretadas ou localizadas na superfície de Schistosoma sp, que estão em íntimo contato com os tecidos do hospedeiro devem ser mais eficazes em desencadear processos imunorregulatórios, possivelmente como mecanismo de escape do sistema imune (Simpson e cols. 1990). A maioria dos antígenos associados à membrana presentes no tegumento do S. mansoni não apresenta reatividade cruzada com antígenos do ovo, os quais estão envolvidos na imunopatologia associada a esta doença (Simpson e cols. 1990). Dois dos antígenos utilizados neste trabalho, o Sm22.6 e o Sm29, são proteínas recombinantes. Sabe-se que o uso das proteínas recombinantes em imunologia representa uma importante ferramenta na pesquisa. Essas proteínas têm sido utilizadas para estudos dos mecanismos de regulação da resposta imune do 82 hospedeiro e dos mecanismos envolvidos na resistência e susceptibilidade para doenças parasitárias. Desde que tem sido demonstrada a habilidade dos parasitas em interferir na resposta imune para outros antígenos não relacionados (Sabin e cols. 1996; Malhotra e cols. 1999) tem sido grande o interesse em identificar antígenos parasitários com potencial em modularem doenças não parasitárias, como as doenças inflamatórias de base imunológica. Resultados interessantes de prevenção destas doenças têm sido demonstrados (Weinstock e cols. 2002). Os mecanismos responsáveis por esse fenômeno vêm sendo avaliados, contudo sabe-se que este efeito modulador não depende do parasita vivo, haja vista que antígenos oriundos desses patógenos possuem essa mesma propriedade moduladora (Velupillai e cols. 2000). Os possíveis mecanismos para explicar a modulação pelo S. mansoni incluem a indução da produção de células e moléculas regulatórias por este parasita ou por frações antigênicas oriundas do mesmo (Zaccone e cols. 2003; Yang e cols. 2007; Zheng e cols. 2008). Por outro lado, tem sido discutido que na asma existe uma deficiência na produção de IL-10. Estudos mostraram que células de indivíduos asmáticos produzem baixos níveis de IL-10 (Borish e cols. 1996; Araujo e cols. 2004) e que a IL-10 tem papel protetor na asma, sendo produzida por células de pacientes que se beneficiam com o uso da imunoterapia (Akdis e cols. 1998; Akdis e Blaser 2001). Existem outras evidências de que a IL-10 modula a resposta imune envolvida na patogênese das doenças alérgicas (Grzych e cols. 1991; Hansen e cols. 1999; Brito e cols. 2000; Velupillai e cols. 2000). Estes achados justificariam a busca da identificação de antígenos de S. mansoni capazes de induzir a produção de IL-10 por células de asmáticos, e de modular o processo inflamatório envolvido nesta doença. No presente trabalho, os antígenos do S. mansoni, Sm22.6, PIII e Sm29 estimularam a produção de IL-10, não apenas por células de indivíduos cronicamente infectados pelo S. mansoni, mas de asmáticos não infectados, enquanto que os antígenos SWAP e SEA só induziram elevada produção de IL-10 nos indivíduos infectados pelo S. mansoni. Estudos têm mostrado a habilidade de antígenos de Schistosoma sp induzirem a produção de citocinas por CMSP de indivíduos não infectados, sendo inclusive maiores níveis quando comparados aos indivíduos infectados (van der Kleij e cols. 2002). Similarmente aos nossos achados, este estudo mostrou que nos 83 indivíduos não infectados não houve resposta a estimulação pelo SEA. Estes resultados dão suporte a outros que mostraram que a exposição crônica aos antígenos parasitários levam a uma alteração na responsividade aos receptores tipo toll (TLRs) (van der Kleij e cols. 2004). Um dos mecanismos para explicar essa hiporresponsividade aos antígenos parasitários seria a proteção do hospedeiro contra inflamação excessiva, garantindo a sobreviência do parasita. Neste estudo foi demonstrado que os linfócitos TCD4+, monócitos e células regulatórias foram as principais células envolvidas na expressão de IL-10 antígenoespecífica nos asmáticos não infectados pelo S. mansoni. Estes resultados estão de acordo com estudos que demonstraram que na infecção pelo S. mansoni a IL-10 é produzida tanto por células da resposta imune inata, quanto por células T específicas, células regulatórias e por células B (Hesse e cols. 2004; Mangan e cols. 2004; Yang e cols. 2007). Adicionalmente, em estudos anteriores realizados pelo nosso grupo, foi observado que as células CD14+ e CD4+CD25+ foram as principais fontes produtoras de IL-10 por células de indivíduos asmáticos infectados pelo S. mansoni estimuladas com o antígeno 1 do Dermatophagoides pteronyssinus (Der p1) (Oliveira e cols. 2009). Estes dados sugerem que os antígenos avaliados neste estudo induzem a produção de IL-10 por mecanismos semelhantes aos já descritos para indivíduos infectados. Este é um achado bastante interessante, desde que o aumento na freqüência de células CD4+CD25+ expressando IL-10 está associado ao bom prognóstico da imunoterapia em indivíduos asmáticos (Francis e cols. 2003). No presente estudo, foram observadas baixas produções de IL-5, IL-13, IFN-γ e TNF in vitro em resposta aos antígenos de Sm22.6, PIII e Sm29, o que é uma vantagem, considerando que estas citocinas estão relacionadas à patogenia da asma pelo agravamento do processo inflamatório (Stephens e cols. 2002; Cho e cols. 2005; Nakajima e Takatsu 2007). Adicionalmente, testamos neste trabalho a hipótese de que os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 seriam capazes de aumentar os níveis da citocina regulatória IL-10 e diminuir os níveis de IL-5 por células de indivíduos asmáticos estimuladas com o Der p1, desde que tem sido mostrado que células de indivíduos asmáticos produzem baixos níveis de IL-10 e altos níveis de IL-5 quando estimuladas com este antígeno (Araujo e cols. 2004). Nós observamos um aumento na produção de IL-10 quando os 84 antígenos do S. mansoni foram adicionados às culturas estimuladas com Der p1 e uma diminuição nos níveis de IL-5 pela adição do Sm22.6 e do Sm29. O antígeno PIII não foi capaz de modular a produção de IL-5 específica para Der p1, embora tenha induzido a produção de IL-10 em culturas estimuladas com este antígeno. Na segunda parte deste estudo foi avaliada a habilidade dos antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 em regularem a resposta inflamatória alérgica em modelo murino de inflamação das vias aéreas induzida por OVA. Foi observada uma alta redução no infiltrado peri-bronqueal e no número de células totais e eosinófilos no BAL nos camundongos asmáticos imunizados com estes antígenos quando comparados aos não imunizados ou imunizados com o IPSE. A migração de leucócitos nas vias aéreas é uma das principais causas da patogênese da asma e está associada diretamente ao agravamento do processo inflamatório (Busse e Lemanske 2001). Dentre os leucócitos, os eosinófilos são as células que merecem um papel de destaque neste processo (Koller e cols. 1995). Estas células podem secretar citocinas pró-inflamatórias (IL-1, IL-6, IL-12 e IL-13), modulatórias (TGF-β) e quimiocinas (RANTES e eotaxina-1), além de mediadores lipídicos e leucotrienos. Estas moléculas têm efeitos pró-inflamatórios, incluindo modulação positiva dos sistemas de adesão, regulação do tráfego celular, ativação e regulação da permeabilidade vascular, secreção de muco e constricção da musculatura lisa. Além disso, os eosinófilos são considerados as principais células efetoras nos processos de lesão tecidual, através da liberação de grânulos tóxicos, proteases e mediadores lipídicos (Gleich 1990; Gleich e cols. 1993). Nós observamos também que houve uma redução significativa nos níveis de IgE específica para OVA em todos os grupos de camundongos imunizados com as proteínas do S. mansoni, enquanto os níveis de EPO foram menores nos grupos Sm22.6 e PIII quando comparados ao grupo que não foi imunizado. A EPO é uma proteína catiônica que representa 25% dos grânulos dos eosinófilos. Ela está relacionada à ativação destas células, tendo um papel importante na patologia da asma, como revisado por Rothenberg (Rothenberg e Hogan 2006). Os antígenos Sm22.6 e PIII tiveram também um importante efeito modulatório sobre a produção das citocinas do tipo Th2, IL-4 e IL-5, evidenciado pelos baixos níveis 85 destas citocinas no BAL dos camundongos imunizados, quando comparados aos não imunizados. A IL-5 tem um papel importante no recrutamento dos eosinófilos para as vias aéreas, sendo o processo de maturação destas células na medula ósseas até sua ativação e infiltração nos tecidos dependente de IL-5 (Foster e cols. 1996). Por outro lado, a IL-4 age nas células B induzindo a síntese de IgE (de Vries e Yssel 1996). Este anticorpo participa na patogênese da asma pela ligação aos mastócitos, basófilos e eosinófilos, levando a liberação de mediadores inflamatórios quando em contato com o alérgeno. Neste trabalho foi observado menores níveis de IgE alérgeno-específica no grupo de camundongos imunizados com os antígenos do S. mansoni comparados aos não imunizados. Esta é uma evidência adicional que estes antígenos são hábeis em prevenir a inflamação alérgica mediada pela resposta Th2. Em camundongos imunizados com Sm29, a despeito do fato de que houve uma redução no número de células inflamatórias, eosinófilos e IgE específica para OVA, comparados com os camundongos não imunizados, a diminuição dos níveis de IL-4 e IL-5 não alcançaram significância estatística. Esta diminuição, porém, pode ter sido efetiva em reduzir a produção de IgE e o crescimento de eosinófilos ou mesmo o seu recrutamento, sem entretanto, ser suficiente para alterar a atividade da EPO no pulmão. Neste estudo utilizou-se o antígeno presente no ovo do S. mansoni, o IPSE como controle positivo, desde que este antígeno é um indutor da produção de citocinas do tipo Th2 na esquistossomose (Schramm e cols. 2003; Schramm e cols. 2007). Como esperado, em camundongos imunizados com IPSE os parâmetros Th2, como o número de eosinófilos, níveis de EPO, IL-4 e IL-5 foram comparáveis aos camundongos asmáticos não imunizados, entretanto, inexplicavelmente, no grupo IPSE houve uma redução nos níveis de IgE específica para OVA. Além das citocinas do tipo Th2, avaliamos também neste estudo a produção de citocinas Th1, IFN-γ e pró-inflamatória TNF, além da citocina regulatória IL-10. Observamos que os níveis de IFN-γ e TNF no BAL dos camundongos imunizados não diferiram significativamente em relação aos não imunizados. Este dado reforça a idéia que a modulação da resposta do tipo Th2 pelos antígenos do parasita não foi 86 devido a um aumento na resposta do tipo Th1, como também demonstrado por nós no estudo da resposta imune induzida por estes antígenos em células de asmáticos in vitro. Este é um importante achado, desde que, como anteriormente citado, citocinas do tipo Th1 podem contribuir para o processo inflamatório na asma (Stephens e cols. 2002). Outros estudos têm demonstrado que as infecções helmínticas ou antígenos destes parasitas são capazes de regularem a resposta alérgica através da ação de citocinas e células regulatórias não envolvendo o balanço Th1/Th2 (Itami e cols. 2005; Pacifico e cols. 2009). Com relação a citocina regulatória IL-10, nós observamos que os níveis desta citocina no BAL dos camundongos imunizados com Sm22.6 foram mais elevados que no grupo OVA. A relação IL-10/IL-4 entretanto, foi mais alta no grupo imunizado com Sm22.6 e também no grupo imunizado com PIII, em relação ao grupo não imunizado. É provável que a IL-10 não seja o único mecanismo envolvido na modulação da inflamação alérgica em resposta à imunização com os antígenos de S. mansoni, desde que a supressão da migração de célula inflamatórias nas vias aéreas e da produção de IgE foi vista em camundongos imunizados com Sm29 comparados aos não imunizados, a despeito dos baixos níveis de IL-10 no BAL destes camundongos. A possibilidade de que existem outros mediadores modulatórios agindo por uma via independente de IL-10 é apoiada por estudo prévio do nosso grupo que mostrou que células T regulatórias protegem camundongos infectados pelo S. mansoni contra inflamação das vias aéreas induzida por OVA através de um mecanismo independente de IL-10 (Pacifico e cols. 2009). Outros autores mostraram que a infecção com o helminto Nippostrongylus brasiliensis suprimiu a inflamação das vias aéreas de uma maneira dependente ou independente de IL-10 (Wohlleben e cols. 2004; Trujillo-Vargas e cols. 2007). Estes estudos observaram que, mesmo para um único parasita, diferentes mecanismos modulatórios da resposta alérgica podem existir. No presente estudo, a frequência de células TCD4+Foxp3+ foi significativamente maior nos grupos Sm22.6 e PIII, comparados ao grupo OVA. Houve também uma tendência a um aumento na frequência destas células no grupo dos camundongos asmáticos imunizados com a proteína Sm29, em relação ao grupo que não recebeu imunização. Entretanto, apenas em camundongos imunizados com Sm22.6 houve 87 um aumento significativo nos níveis de células TCD4+ expressando IL-10, comparados aos camundongos não imunizados. Corroborando com estes dados, altos níveis de IL-10 foram observados apenas no BAL dos camundongos imunizados com Sm22.6 em relação aos não imunizados. É possível que as células TCD4+Foxp3+ ajam através do contato célula-célula para inibirem os mediadores inflamatórios Th2 nos outros grupos de camundongos. No grupo Sm29 não foi observado um aumento na produção de IL-10 no BAL e na freqüência de células TCD4+Foxp3+, ao passo que houve uma redução na celularidade pulmonar, no número de células totais e de eosinófilos no pulmão e nos níveis de IgE específica para OVA, o que não pode ser explicado pelos parâmetros regulatórios avaliados neste estudo. Certamente existem outros mecanismos, além da IL-10 e da expressão de células CD4+Foxp3+ envolvidas na modulação da asma pelos antígenos do S. mansoni. Estes mecanismos podem incluir a regulação das vias de co-estimulação de linfócitos T bem conhecidas, como as interações CD80/CD86:CD28/CTLA4 e CD40:CD40L. Outras moléculas co-estimulatórias também poderiam estar envolvidas como segundo sinal de ativação/modulação das células T, a exemplo da via envolvendo ICOS:ICOSL, PD-1:PD-L1/PD-L2 e OX40:OX40L, uma vez que tem sido demonstrado a participação destas moléculas no controle das doenças alérgicas, como revisado por Kroczek e Hamelmann (Kroczek e Hamelmann 2005). Neste estudo foram identificados antígenos do S.manoni capazes de modular a resposta inflamatória alérgica na asma. Adicionalmente, foram identificados alguns mecanismos envolvidos nesta modulação. Estes resultados portanto, poderão fornecer subsídios importantes para novos estudos e para o desenvolvimento de estratégias para prevenção e/ou tratamento das doenças alérgicas. 88 7. RESUMO DOS RESULTADOS 1. Os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 avaliados neste estudo induziram a produção in vitro de altos níveis de IL-10 e baixos níveis de IL-5, IFN-γ, TNF e IL-13 por CMSP de indivíduos asmáticos não infectados pelo S. mansoni; 2. A principal fonte produtora de IL-10 foram as células TCD4+CD25+ e os monócitos; 3. A adição de Sm22.6, PIII e Sm29 às culturas estimuladas com Der p1 levaram a um aumento nos níveis de IL-10, bem como a adição do Sm22.6 e Sm29 levaram a uma redução nos níveis de IL-5 pelas células estimuladas com Der p1. 4. Em modelo experimental de inflamação das vias aéreas induzida por OVA a imunização com os antígenos Sm22.6, PIII e Sm29 reduziu o número de células totais e de eosinófilos no BAL, e o infiltrado de células inflamatórias na região peribronqueal. 5. A imunização com estes os antígenos resultou em redução dos níveis séricos de IgE específica para OVA, e a imunização com Sm22.6 e PIII em redução dos níveis de peroxidase eosinofílica no pulmão dos camundongos imunizados, comparados aos não imunizados. 6. Em relação aos níveis de citocinas no BAL, os camundongos imunizados com os antígenos Sm22.6 e PIII apresentaram menores níveis de IL-4 e IL-5 e o grupo Sm29 menor produção de IFN-γ em relação ao grupo que não recebeu imunização. 7. Apenas nos camundongos imunizados com o antígeno Sm22.6 foram observados níveis mais elevados de IL-10 no BAL e de células TCD4+ expressando esta citocina, entretanto, a relação IL-10/IL-4 também foi elevada no grupo que recebeu o antígeno PIII. A freqüência de células TCD4+Foxp3+ foi também significativamente maior nos grupos Sm22.6 e PIII, comparados ao grupo não imunizado. 89 8. CONCLUSÕES Os antígenos do S. mansoni avaliados neste estudo, Sm22.6, PIII e Sm29 possuem a habilidade para modularem a resposta inflamatória envolvida na patogênese da asma in vitro, e em modelo experimental de asma induzido por OVA, possuindo potencial para imunoterapia das doenças alérgicas. 90 9. REFERÊNCIAS Adachi, M., N. Oda, et al. 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TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E PRÉ-ESCLARECIDO (TCLPE) 106 TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO PARA PARTICIPAR DO ESTUDO Nome do Projeto: Modulação da Resposta Imune Alérgica por Antígenos de Schistosoma mansoni Investigador Principal: Maria Ilma Andrade Santos Araújo, Médica, Serviço Imunologia, Hospital Universitário Prof. Edgard Santos – UFBA, Rua João da Botas s/n, Canela, CEP 40.110-160, Salvador-BA Nome do Paciente:_________________________________________________ Convite e Objetivo: Você está sendo convidado(a) a participar de um estudo que tem como objetivo avaliar a associação entre a asma e a infecção por helmintos. Esta participação implica na sua concordância em submeter-se, periodicamente, durante um ano, aproximadamente, a exames para determinar a presença de alergia e parasitoses, que consistem em: responder a um questionário com perguntas sobre alergias, submeter-se a exames clínicos, além da coleta de amostras de sangue e de amostras de fezes. Além das informações aqui presentes você pode perguntar tudo sobre o estudo ao seu médico. Participação Voluntária: A sua participação no estudo é voluntária e você estará contribuindo para o melhor entendimento da sua doença. Você é livre para recusar a participar do estudo, ou se retirar em qualquer época após o seu início sem afetar ou prejudicar a qualidade e a disponibilidade da assistência médica que lhe será prestada. Finalidade do estudo: Este estudo tem a finalidade de avaliar a influência da verminose no desenvolvimento de alergia e asma. Procedimentos: Caso concorde em participar do estudo, você receberá os frascos coletores de fezes, que deverão ser devolvidos, para que possamos realizar os exames parasitológicos. Em seguida, você doará 20mL de sangue venoso, que será coletado por profissional capacitado para tal, com o auxílio de seringas e agulhas descartáveis. 107 Duração do Estudo: Após a assinatura do termo de consentimento, sua participação no estudo terá uma duração máxima prevista de 6 meses. Confidencialidade: Qualquer informação obtida durante este estudo será confidencial sendo apenas compartilhada com outros membros da equipe. Os resultados serão divulgados na forma de comunicação científica, não permitindo a identificação individual dos participantes. Análise dos Riscos e Benefícios: A retirada de sangue venoso é um procediemento médico de rotina e, em casos raros pode provocar dor leve e sangramento após retirada da agulha. Caso isso aconteça, todos os cuidados serão tomados por profissionais devidamente habilitados. Retorno dos Benefícios para o Sujeito e para a Sociedade: Estudos que contribuem para identificação dos mecanismos envolvidos na proteção da asma pela infecção com parasitas, podem levar ao desenvolvimento de novos tratamentos para alergia. As pessoas que se submeterem aos exames receberão, se desejarem, os resultados dos mesmos. No caso de detectarmos a presença de parasitas intestinais, você será tratado gratuitamente e, no caso de observarmos a presença de doença alérgica, você receberá instruções para o tratamento da mesma. Custos: Você não terá custos com a participação no estudo e nem receberá pagamento por sua participação. Esclarecimentos: Qualquer dúvida que você tenha sobre o que está escrito neste consentimento ou sobre os procedimentos que constam desse projeto de pesquisa, poderá entrar em contato com Dra. Maria Ilma Araujo, coordenadora do projeto, médica do Serviço de Imunologia do HUPES-UFBA, João das Botas, s/n – Canela, telefone (071) 32377353, ou com o Comitê de Ética em Pesquisa da Maternidade Climério de Oliveira, na pessoa do Dr. Antônio Barata, no endereço Rua Padre Feijó, 240 – Canela, telefone (071) 3203-2740. 108 Consentimento: Se você leu o consentimento livre e esclarecido ou este lhe foi explicado e você concorda em participar voluntariamente deste estudo, favor assinar o nome abaixo. A você será entregue uma cópia deste formulário. __________________________________ Assinatura do Participante ou Responsável _________________________________ Assinatura do Pesquisador Local:_________________________ Data_____/_____/_____ e Hora:________ 109 TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO PARA MENORES DE IDADE (MENORES DE 18 ANOS) Projeto: Modulação da Resposta Imune Alérgica por Antígenos de Schistosoma mansoni. Investigador Principal : Maria Ilma Andrade Santos Araújo, Hospital Universitário Prof. Edgard Santos, Rua João das Botas s/n, Canela, 40110-160, Salvador-BahiaBrazil. Comitê de Ética: Maternidade Climério de Oliveira/UFBA-Rua Padre Feijó 240, Ambulatório Magalhães Neto, 30 andar, Canela-Salvador-Bahia. Tel: 71-3203-2740 Nome do paciente: ______________________________________________ Número de Identificação no Projeto: _________________________________ Convite e objetivo: Você está sendo convidado a participar de um estudo científico. O propósito deste estudo é avaliar a associação entre a asma e a infecção por helmintos. A principal doença que nós estudaremos será a alergia respiratória, mas nós daremos atenção a outras infecções. Nós perguntaremos a você sobre a sua saúde. Um médico fará exame físico em você. Isto não causará dor em você. Em seguida iremos solicitar amostra de fezes para avaliar a possibilidade de estar com alguma verminose. Então, nós tiraremos um pouco de sangue (cerca de duas colheres de sopa ou uma xícara de café pequena) de seu braço usando uma seringa e agulhas descartáveis para realizar alguns exames que ajudarão a explicar a doença. Nós esperamos através deste estudo esclarecer mais sobre a doença, entendê-la e assim poderemos preveni-la no futuro. Você pode não participar deste estudo. Se você quer nos ajudar, por favor, assine ou coloque sua impressão digital abaixo. ___________________________________________________________________ Assinatura ou impressão do paciente Data _________________________________________________________________ Assinatura ou impressão do responsável Data ________________________________________________________________ Testemunha Data 110 COMPROMISSO DO PESQUISADOR Discuti as questões acima apresentadas com os participantes do estudo ou com o seu representante legalmente autorizado.É minha opinião que o indivíduo entende os riscos, benefícios e direitos relacionados a este projeto. ______________________________________ Assinatura do pesquisador ____________ Data 111 C. PUBLICAÇÕES: 2006 - 2009 1. CARDOSO, L.S., OLIVEIRA, S.C., GÓES, A.M., PACÍFICO, L.G., MARINHO, F.V., FONSECA, C.T., CARDOSO, F.C., CARVALHO, E.M., ARAUJO, M.I. 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