Dialogo entre a microbiota intestinal e as respostas imunitarias do hospedeiro para combater as infeções pela

MICROBIOTA INTESTINAL E A BARREIRA INTESTINAL

A microbiota intestinal é constituída por uma primeira barreira que protege a mucosa intestinal dos agentes patogénicos. Este complexo ecossistema habita de forma estável no trato gastrointestinal e limita o acesso aos nichos do intestino bem como aos nutrientes necessários para a multiplicação das bactérias exógenas do intestino através do fenómeno de“resistência à colonização” [1] (Figura 1). Os enterócitos, que asseguram uma barreira física entre o lúmen intestinal e o hospedeiro, absorvem a água e os nutrientes, e segregam péptidos antimicrobianos PAM (RegIIIg, b-defensins e cathelicidin) [2]. Graças ao reconhecimento dos padrões moleculares associados aos microrganismos (Microbe-Associated Molecular Patterns, MAMP) por recetores específicos (incluindo os Toll-Like-Receptors, TLR), estas células serão capazes de traduzir o sinal em citocinas e quimiocinas para assinalar uma infeção e recrutar as células imunitárias (Figura 2). As células de Paneth participam na resistência à colonização ao segregarem também PAM (lisozima, a-defensinas, RegIIIg) [2]. As células caliciformes – secretoras de muco – e as células M têm a capacidade de fazer passar antigénios intactos e aleatoriamente capturados no lúmen intestinal a partir das bactérias comensais, dos agentes patogénicos ou dos antigénios alimentares. Estas serão, em seguida, preparados pelas células dendríticas (CD) e apresentados às células da imunidade adaptativa. Esta função é essencial para a tolerância intestinal e a indução das respostas imunitárias da mucosa [2]: um equilíbrio entre respostas pró- e anti-inflamatórias que ocorrem, de forma permanente (Figura 2). Tudo isto foi demonstrado em modelos murinos de colite induzida e em ratos com depleção de recetores TLR: a ausência de microbiota ou de reconhecimento desta reduz a proliferação das células epiteliais intestinais ou a reparação da barreira [2]. Por último, o muco também proporciona proteção através da captura dos PAM que manterão os agentes patogénicos afastados do epitélio. Num modelo de rato deficiente em Muc2 (um gene que codifica uma das proteínas que compõem o muco), observa-se um aumento na translocação de bactérias comensais e estes animais desenvolvem doenças inflamatórias intestinais [3].

DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA INTESTINAL E O SISTEMA IMUNITÁRIO INATO

Entre os atores do sistema imunitário inato envolvidos na homeostase intestinal, as células apresentadoras de antigénios (CPA), tais como os macrófagos (Mj) e as CD têm um papel importante. Os Mj e as CD sintetizam a IL-10 e, assim, promovem a diferenciação em Treg [4], bem como a maturação dos linfócitos Th17 através do envolvimento de bactérias comensais: as bactérias segmentadas filamentosas (Segmented Filamentous Bacteria, SFB). Estas bactérias têm a particularidade de aderir às células epiteliais intestinais, levando a uma estimulação ativa do sistema imunitário [5] (Figura 3). Um estudo mostra que a colonização de ratos por estas SFB induz a diferenciação de Th17 e exerce, assim, uma proteção contra o Citrobacter
rodentium (equivalente murino dos EPEC e EHEC). Esta proteção é atribuída à capacidade a maturação dos linfócitos Th17 uma citocina conhecida
por estimular a síntese dos PAM [6]. As CD, por outro lado, são capazes de fagocitar bactérias presentes no lúmen intestinal graças a uma extensão das suas dendrites entre as células epiteliais. Estas bactérias comensais são, em seguida, transportadas até aos gânglios linfáticos mesentéricos para induzir a produção de IgA segregada pelos plasmócitos [1].

As células linfoides inatas (Innate Lymphoid Cells, ILC) também desempenham um papel importante na homeostase intestinal através da sua capacidade de iniciar e orientar as respostas imunitárias intestinais. Em particular, as ILC de tipo 3 (ILC3) têm um lugar especial na interação com a microbiota intestinal. Através da síntese da IL-22, estas células estimulam a produção de muco, de PAM, bem como a secreção de quimiocinas e o recrutamento de células polimorfonucleares (PMN) (Figura 2) [1].

DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA E O SISTEMA IMUNITÁRIO ADAPTATIVO

A maturação final do sistema imunitário adaptativo é caracterizada pelo povoamento da mucosa intestinal com linfócitos maduros efetores T pró-inflamatórios (Th17), anti-inflamatórios (Treg) e linfócitos B (Figura 2). Para além dos efeitos sobre os macrófagos e a diferenciação dos Th17, as SFB estimulam também o desenvolvimento dos órgãos linfoides e participam na diferenciação dos linfócitos B em plasmócitos produtores de IgA que conterão as bactérias patogénicas no muco [5]. Outras bactérias comensais podem estimular as respostas imunitárias adaptativas: uma mistura de 17 estirpes de Clostridia, isolada de uma amostra fecal humana e introduzida em ratos induz uma resposta anti-inflamatória ao estimular os Treg [7]. Faecalibacterium prausnitzi também foi identificado pela sua ação anti-inflamatória in vitro e in vivo ao atuar sobre o fator NF-kB, as CD e Mj que segrega IL-10 e promove a diferenciação dos Treg à custa dos Th17 [8]. Entre os Bacteroidetes, Bacteroides fragilis e B. thetaiotaomicron foram também descritos como exercendo uma atividade anti-inflamatória. B. fragilis sintetizando um polissacarídeo A (PSA) que suprime a produção pró-inflamatória de IL 17, e estimula a secreção anti-inflamatória de IL-10 (Figura 3). Num modelo específico de colite induzida por Helicobacter hepaticus, o PSA estimula o desenvolvimento dos órgãos linfoides, estimula o linfócito Treg e protege os ratos [9].

METABOLITOS MICROBIANOS: MEDIADORES
IMPORTANTES DO DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA E A IMUNIDADE ADAPTATIVA

Os ácidos gordos de cadeia curta (AGCC), os metabolitos derivados do triptofano e os sais biliares são os principais metabolitos derivados da microbiota intestinal que exercem um efeito protetor contra as infeções [9, 10]. Sabe-se que o butirato, o propionato e o succinato têm ações na homeostase intestinal, secreção do muco, e também nas diferentes células do sistema imunitário. O butirato exerce, entre outros, efeitos anti-inflamatórios e antimicrobianos. Esta ação é mediada pelos recetores acoplados às proteínas G (GPR) encontrados em células epiteliais e macrófagos [9]. F. prausnitzi é um grande produtor de butirato, o que pode explicar em parte o seu efeito anti-inflamatório. De facto, inibe a ativação de NFkB e, assim, inibe a síntese de citocinas pró-inflamatórias IFN-g, TNF-a, IL-1b, IL-8 pelos enterócitos (Figura 3). Também induz modificações metabólicas e epigenéticas (através das histonas desacetilases HDAC) dos macrófagos em ratos, amplificando assim as suas atividades antimicrobianas in vitro e in vivo [11]. As bactérias comensais também podem metabolizar o triptofano e produzir substâncias antimicrobianas. Assim, os Lactobacilos utilizam-no como fonte de energia para sintetizar um indol que se liga aos recetores de hidratos de carbono arílicos (AhR) presentes nas ILC3. AhR induzirá a secreção de IL-22 pelas ILC e, subsequentemente, a secreção de AMP e induzirá a proteção contra infeções [9].

DIÁLOGO MICROBIOTASISTEMA IMUNITÁRIO INTESTINAL PARA SE PROTEGER CONTRA INFEÇÕES VIRAIS

Entre os vírus entéricos, o norovírus e o rotavírus estão as principais causas de gastroenterites [12]. Os vírus entéricos infetam diferentes tipos celulares: os enterovírus 71 infetam especificamente as células caliciformes, enquanto o tropismo dos rotavírus é dirigido principalmente para os enterócitos [13] (Figura 4A). A microbiota intestinal atua como uma barreira contra as infeções virais entéricas. Os vírus evoluíram e adaptaram-se ao seu hospedeiro para desenvolver mecanismos que lhes permitem passar a barreira intestinal e escapar à imunidade de barreira: de facto, é difícil infetar efetivamente, por via oral, os ratos com vírus entéricos humanos [13]. A penetração do vírus no enterócito resulta na secreção do interferão (IFN) de tipo III. A deteção viral pode induzir a IL-la que ativa as ILC3 para produzir IL-22. Esta IL protege contra infeções virais entéricas e atua sinergicamente com os IFN de tipo III para induzir a expressão de efetores antivirais e de IL-15. O reconhecimento viral pelos TLR-3 leva à ativação da via NF-kB e também à produção de IL-15. A IL-15 ativa os linfócitos citotóxicos (células NK). Os vírus que atravessaram a barreira intestinal induzem a produção de IFN tipo I pelos macrófagos na lamina propria (Figura 4B). Alguns vírus entéricos (rotavírus, reovírus enterovírus) são capazes de se ligar às bactérias intestinais, promovendo a penetração nas células epiteliais intestinais [13]. As SFB, que permitem uma renovação epitelial, resultam na proteção contra a infeção pelo rotavírus em ratos ao expulsarem as células infetadas [14]. Os ácidos biliares metabolizados pela microbiota intestinal também desempenham um papel ao protegerem o intestino delgado (mas não o cólon) contra a infeção aguda pelo norovírus em ratos, promovendo a produção de IFN de tipo III a nível do intestino delgado [15].