ENCONTRO INFECÇÕES E TBGOIANIA 2012

MECANISMOS IMUNOLÓGICOS DAS INFECÇÕES RESPIRATÓRIAS E TB

José Roberto Lapa e Silva

Faculdade de MedicinaUniversidade Federal do Rio de Janeiro

DELINEAMENTO• Relevância do tema• Resposta imune inflamatória na porta de

entrada

- Papel dos neutrófilos• Resposta imune na infecção latente

- Papel do granuloma• Resposta imune na doença ativa

- Imunossupressão na TB ativa• Conclusões

RELEVÂNCIA DA PESQUISA EM IMUNOLOGIA DA TB

Partículas levitantesPartículas levitantes

A transmissão aerógenada tuberculoseA transmissão aerógenada tuberculose

FOCO(+++)FOCO(+++)

PartículasinfectantesPartículasinfectantes

CONTATOCONTATOPartículasmaiores quese depositam

Partículasmaiores quese depositam

Raios solaresultra-violetasMatam bacilos

Fernando Fiuza de Mello

Em 70% das pessoas que inalam bacilos, eles são detidos na porta de entrada por barreiras e imunidade inata

A depuração mucociliar é importante mecanismoss de defesa contra a TBCélulas e substâncias contribuem para o controle da infecção

Nidação do bacilono alvéolo

Fagocitose pelo macrófago alveolar

Infecção: uma transmissão bem sucedida Infecção: uma transmissão bem sucedida

Crescimento livre

Fernando Fiuza de Mello

Alvéolo

Capilar

Macrófago

Migração de monócito-macrófagosMaior atividade inicial contra o baciloDiseminação hematogênica intra-monócito

Migração de monócito-macrófagosMaior atividade inicial contra o baciloDiseminação hematogênica intra-monócito

PolimorfoMonócito

LinfócitoFernando Fiuza de Mello

Neutrófilos participam da fase inicial do estabelecimento da infecção por TB

Ectossomas são vesículas dos neutrófilos que suprimem a ação micobactericida dos macs (Duarte TA, Tuberculosis 2012)

Fagocitose e multiplicação bacilarintra-macrófago Fagocitose e multiplicação bacilarintra-macrófago

Fagocitose

Crescimento livre dobacilo intra macrófago

Macrófago

Lisossoma

Fagossoma

Lisofagossoma (de fusão)Atividade bacilar

bloqueando a fusãofagossoma+lisosso

mae novas

fagocitoses

Rompimento dofagossoma e do

lisofagosoma

Fernando Fiuza de Mello

Imunidade na TB:Imunidade na TB:

Sinalização MHC1Sinalização MHC2

L.T-CD3/8

L.T-CD3/4

Macrófago

4

L.T-CD8

Ativação

L.T-CD4

Th 0Ativação

L.Tm

Th 1 Th 2

Diferenciação

Ativação do macrófagoprodução de peróxidos

limitação das lesões

IL2 + g ITIL8 e outras

TFN - - a das lesões

IL4, 5,12e outras

Atividade citotóxicae ação de grânulos

Ativação

Grânulosbactericidas

Grânulosbacteriostáticos

Modelo esquemático do granuloma Modelo esquemático do granuloma

Necrose caseosaCapilar

Ptosevascular

Macrófago

Célula deLanghan

s

LinfócitoauxiliarPolimorfo

nuclear

Linfócitomodulador

Fernando Fiuza de Mello

José Roberto Lapa e Silva

Granulomas tuberculosos com necrose caseosa (HE)

José Roberto Lapa e Silva

Células epitelióides formando paliçada em torno do granuloma (IPX, RFD9)

José Roberto Lapa e Silva

Células dendríticas presentes no infiltrado em torno do granuloma (IPX, RFD1)

DIFERENTES ESTÁGIOS DO GRANULOMA

Reece & Kaufmann. Curr Opin Microbiol 2012

HYPOTHESIS

Active TB is marked by a relative immunodepression in the affected host

Despite the increased expression of defense molecules, some individuals evolve to

uncontrolled disease

Possible explanation: increased production of deactivating cytokines in the lungs, such as

IL-10 or TGF-beta

STRATEGY

Use of bronchoalveolar lavages to investigate lung immune response during the development

of active TB

Investigation of phenotypic changes in lung cells, production of cytokines, expression of

cytokine genes, enzymes and receptors during the development of active disease

Co-expression of activating and deactivating cytokines in BAL lysates

Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628

TBOLD VOL TB

OLD VOL0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Act

ive

TG

F-

(ng/

ml)

P < .0001

P < .0018

P < .0027

P < .0001

PresumptiveTGF-

NeutralizableTGF-

Presence of biologically active TGF-b ligand in BAL supernatants

Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628

IFN- IL-100

5

10

15

20

25

TBOLDVOL

P < .01

P < .02

Lung

Lav

age

Cyt

okin

es (

pg/m

l)P = .1

P = .1

Presence of cytokines in BAL supernatants

Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628

Correlation Between CFP32 (Rv0577) and IL-10 in Sputum of Patients with Active Pulmonary Tb

Huard RC et al. Inf. Immun. 2003; 71:8871

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00

10

20

30

40

50

Rv0577 (ng/ml sputum)

IL-1

0 (p

g/m

l sp

utu

m)

R2 = 0.58

STRATEGY

Collection of induced sputum from bacteriologically confirmed TB patients at the time of diagnosis and at the following times

during treatment: 15 DAYS30 DAYS60 DAYS

180 DAYS

Host immune markers for TB

• We compared cases of TB (n=30), other lung diseases/OLD (n=11), health workers/HCW (n=16) at time of diagnosis;

• TB cases were followed at 15, 30, 60, and 180 days of treatment;

• Cell pellets of induced sputum were lysed, mRNA extracted, and real-time PCR performed;

• Gene expression relative to GAPDH for each mediator was established.

Host immune markers for TB

• The following set of genes were evaluated:- Genes that impair Th-1 immunity: IL-

10, TGFβ-RI and II, IRAK-M, SOCS 1 and 3, IL1Rn, IDO

- Genes that promote Th-1 immunity: IFN-γ,IL-12-p35 and p40, IL-23-p19, TNF-α, NEMO

- Genes that affect both Th-1 and Th-2 responses: CD80, CD86, TLR2

Host Mediators as Surrogate Markers for TB Diagnosis and Response to Anti-TB Treatment

0 15 30 60 180-1000-500

-7

-5

-3

-1

1

3

0 15 30 60 180-3

-1

1

3

0 15 30 60 180012345678

10121416

AntiAnti--TB Treatment (days)TB Treatment (days)

Med

ian

Fold

Ch

an

ges

in

mR

NA

Ex

pre

ssio

nM

edia

n F

old

Ch

an

ges

in

mR

NA

Ex

pre

ssio

nSOCs3SOCs3ILIL--1Rn1Rn

IDOIDO

TGFTGF--RIIRII

TNFTNF

SOCs1SOCs1

IRAKIRAK--MM

ILIL--1010

CD80CD80CD86CD86

ILIL--23p1923p19

TGFTGF--RIRI

NEMONEMO

IFNIFNILIL--1212--p35p35

TLR2TLR2ILIL--1212--p40p40

Almeida et al. J Immunol 2009

PROTEIN EXPRESSION IN SPUTUM SUPS IN TB AND CONTROL SUBJECTS

Almeida et al. J Immunol 2009

Sumário dos achados

• Casos de TB expressaram > níveis de mediadores que se contrapõem à resposta tipo Th1

• Altos níveis de mediadores intra (SOCS e IRAK-M) e extracelulares (IL-10, , IDO, etc.) que suprimem a resposta imune

• Estes mediadores são uma resposta direta ao Mtb, pois diminuem muito aos 30 D de tratamento.

Almeida et al. J Immunol 2009

PROPOSED SCHEMATIC VIEW OF IMMUNE REGULATION IN TB

Ho & Lapa e Silva. Discov Med 2010

Hypothesis

Aim

High levels of IL-10 in the lungs of M.tb. infected subjects could facilitate the development of active disease and recurrence of TB.

To investigate the levels of IL-10 and IFN-gamma in the lungs at TB diagnosis and during anti-TB chemotherapy and to correlate these levels to

relapse rates over a long follow-up period

Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012

Results

IL-10 and IFN-gamma were both present in the lungs of TB patients at all time points but only IL-10 showed two patterns at the

end of the treatment

Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012

TWO PATTERNS OF IL-10 IN TB PATIENTS IN SERIAL INDUCED SPUTUM

Red bars represent the median of IL-10 values for each time point. Limit of detection 5 pg/ml.

Pattern 1: IL-10 levels decreased until Day 60 of treatment and increased at Day 180

Pattern 2: IL-10 levels decreased until Day 60 of treatment and decreased even further at Day 180

T0 T15 T30 T60 T1800

100

200

300* **

Time points*P = 0,031 between T0 and T60

**P = 0,0393 between T60 and T180

IL-1

0 (p

g/m

l)

T0 T15 T30 T60 T1800

100

200

300

* **

Time points* P = 0,0129 between T60 and T180** P = 0,0063 between T0 and T180

IL-1

0 (p

g/m

l)

Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012

TB recurrence and the two IL-10 patterns

• 20 patients had a follow up of 69.8 + 1.3 months: six had other TB episodes and 14 didn’t;

• Out of the six cases with TB recurrence, - FIve had Pattern 1 - One had Pattern 2

[OR: 30,0 (CI 95% = 2,19 - 411,3), p= 0,0072 (Fisher’s exact test)];

Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012

CONCLUSÕES

• A TB latente (LTBI) é um dos maiores desafios da saúde pública mundial (reservatório de 2 bi de pessoas, do qual sairão os casos ativos)

• Os mecanismos de transição da LTBI para TB ativa são largamente desconhecidos

• A imunossupressão própria da TB ativa resulta em maior morbidade e mortalidade

• O estudo da imunopatogenia da TB ajudará a encontrar respostas para estas questões