Investigação dos mecanismos de ativação da resposta imune inata induzida pelas vacinas rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT: Autofagia e ativação dos inflamassomas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Carvalho, Ana Carolina de Oliveira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
BCG
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-24102025-153115/
Resumo: Os inflamassomas são complexos intracelulares formados em resposta a estímulos patogênicos e desempenham um papel crucial na resposta imune inata inicial, essencial para o desenvolvimento de respostas imunes adaptativas adequadas. De forma semelhante, a autofagia é um processo de reciclagem celular que também desempenha um papel vital na resposta imune, potencialmente melhorando a proteção contra a tuberculose. Estudos recentes sugerem que tanto a ativação do inflamassoma quanto a autofagia durante a imunização com BCG recombinante contribuem para mecanismos de proteção. Desenvolvemos uma cepa de BCG recombinante que expressa a subunidade A desintoxicada da toxina LT de Escherichia coli (rBCG-LTAK63), que demonstrou a capacidade de induzir respostas imunes adaptativas robustas relacionadas a Th1/Th17 e fornecer proteção contra Mycobacterium tuberculosis. Outra vacina produzida em laboratório, a rBCG-S1PT, expressa a subunidade S1 geneticamente desintoxicada de Bordetella pertussis. Este estudo avaliou a ativação de inflamassomas e a indução de autofagia pelas vacinas rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT, com foco em seus papéis nas respostas imunes inatas e adaptativas. Macrófagos derivados da medula óssea (BMDMs) de camundongos C57BL/6, Casp-1-/-, NLRP3-/-, AIM-2-/-, AIRmax e AIRmin foram ativados com LPS ultrapuro (500 ng/mL; 4 h) e infectados com BCG Danish, rBCG-LTAK63, BCG Moreau ou rBCG-S1PT (MOI 10; 6 h). Os BMDMs estimulados com Nigericina serviram como controle positivo. A secreção de IL-1 foi quantificada por ELISA, e a expressão das proteínas IL-1, casp-1 e ASC foi analisada por Western blot. Para avaliar a indução de autofagia, células RAW 264.7 foram expostas a rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT. O LC3, principal biomarcador associado à autofagia, foi avaliado por Western blot. Os BMDMs foram pré-tratados com rapamicina (indutor) e infectados com BCG ou rBCG-LTAK63 para avaliar o impacto da autofagia na apresentação do antígeno. Esplenócitos de camundongos virgens foram co-cultivados com BMDMs por 48 h, e a ativação imunológica foi avaliada por citometria de fluxo. Nossos dados revelam que a ativação do inflamassoma induz uma maior produção de IL-1 pelos BMDMs em resposta à vacina rBCG-LTAK63. A maior parte da produção de IL-1 é mediada pelo inflamassoma NLRP3, e a estimulação de IL-1 é independente do AIM-2. A expressão de IL-1 depende da expressão de ASC. Além disso, rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT desencadeiam um aumento na delipidação de LC3B, indicada pela conversão de LC3B-I em LC3B-II em células RAW 264.7. A caracterização da ativação de células T indicou os papéis dos inflamassomas e da autofagia na geração de células TCD4+CD44+ e TCD4+CD69+, bem como na indução de citocinas da via Th1 e Th17. Este estudo fornece evidências preliminares de que o rBCG-LTAK63 desencadeia respostas imunes inatas via inflamassomas e autofagia, que são cruciais para respostas protetoras de células T mediadas por macrófagos. O envolvimento desses mecanismos imunes inatos influencia profundamente a progressão das respostas adaptativas, apoiando o potencial do rBCG-LTAK63 como um candidato promissor para o desenvolvimento de novas vacinas contra a tuberculose.
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Estudos recentes sugerem que tanto a ativação do inflamassoma quanto a autofagia durante a imunização com BCG recombinante contribuem para mecanismos de proteção. Desenvolvemos uma cepa de BCG recombinante que expressa a subunidade A desintoxicada da toxina LT de Escherichia coli (rBCG-LTAK63), que demonstrou a capacidade de induzir respostas imunes adaptativas robustas relacionadas a Th1/Th17 e fornecer proteção contra Mycobacterium tuberculosis. Outra vacina produzida em laboratório, a rBCG-S1PT, expressa a subunidade S1 geneticamente desintoxicada de Bordetella pertussis. Este estudo avaliou a ativação de inflamassomas e a indução de autofagia pelas vacinas rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT, com foco em seus papéis nas respostas imunes inatas e adaptativas. Macrófagos derivados da medula óssea (BMDMs) de camundongos C57BL/6, Casp-1-/-, NLRP3-/-, AIM-2-/-, AIRmax e AIRmin foram ativados com LPS ultrapuro (500 ng/mL; 4 h) e infectados com BCG Danish, rBCG-LTAK63, BCG Moreau ou rBCG-S1PT (MOI 10; 6 h). Os BMDMs estimulados com Nigericina serviram como controle positivo. A secreção de IL-1 foi quantificada por ELISA, e a expressão das proteínas IL-1, casp-1 e ASC foi analisada por Western blot. Para avaliar a indução de autofagia, células RAW 264.7 foram expostas a rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT. O LC3, principal biomarcador associado à autofagia, foi avaliado por Western blot. Os BMDMs foram pré-tratados com rapamicina (indutor) e infectados com BCG ou rBCG-LTAK63 para avaliar o impacto da autofagia na apresentação do antígeno. Esplenócitos de camundongos virgens foram co-cultivados com BMDMs por 48 h, e a ativação imunológica foi avaliada por citometria de fluxo. Nossos dados revelam que a ativação do inflamassoma induz uma maior produção de IL-1 pelos BMDMs em resposta à vacina rBCG-LTAK63. A maior parte da produção de IL-1 é mediada pelo inflamassoma NLRP3, e a estimulação de IL-1 é independente do AIM-2. A expressão de IL-1 depende da expressão de ASC. Além disso, rBCG-LTAK63 e rBCG-S1PT desencadeiam um aumento na delipidação de LC3B, indicada pela conversão de LC3B-I em LC3B-II em células RAW 264.7. A caracterização da ativação de células T indicou os papéis dos inflamassomas e da autofagia na geração de células TCD4+CD44+ e TCD4+CD69+, bem como na indução de citocinas da via Th1 e Th17. Este estudo fornece evidências preliminares de que o rBCG-LTAK63 desencadeia respostas imunes inatas via inflamassomas e autofagia, que são cruciais para respostas protetoras de células T mediadas por macrófagos. O envolvimento desses mecanismos imunes inatos influencia profundamente a progressão das respostas adaptativas, apoiando o potencial do rBCG-LTAK63 como um candidato promissor para o desenvolvimento de novas vacinas contra a tuberculose. Inflammasomes are intracellular complexes formed in response to pathogenic stimuli and play a crucial role in the initial innate immune response, which is essential for the development of adequate adaptive immune responses. Similarly, autophagy is a cellular recycling process that also plays a vital role in the immune response, potentially leading to better protection against tuberculosis. Recent studies suggest that both inflammasome activation and autophagy during immunization with recombinant BCG contribute to protective mechanisms. We developed a recombinant BCG strain expressing the detoxified A subunit of the Escherichia coli LT toxin (rBCG-LTAK63), which has demonstrated the ability to induce robust Th1/Th17-related adaptive immune responses and provide protection against Mycobacterium tuberculosis. Another vaccine produced in the laboratory, rBCG-S1PT, expresses the genetically detoxified S1 subunit of Bordetella pertussis. This study evaluated the activation of inflammasomes and the induction of autophagy by the rBCG-LTAK63 and rBCG-S1PT vaccines, focusing on their roles in innate and adaptive immune responses. Bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from C57BL/6, Casp-1-/-, NLRP3-/-, AIM-2-/-, AIRmax, and AIRmin mice were activated with ultrapure LPS (500 ng/mL; 4 h) and infected with BCG Danish, rBCG-LTAK63, BCG Moreau, or rBCG-S1PT (MOI 10; 6 h). BMDMs stimulated with Nigericin served as a positive control. IL-1 secretion was quantified by ELISA, and the expression of IL-1, casp-1, and ASC proteins was analyzed by Western blot. To assess autophagy induction, RAW 264.7 cells were exposed to rBCG-LTAK63 and rBCG-S1PT. LC3, the main biomarker associated with autophagy, was evaluated by Western blot. BMDMs were pre-treated with rapamycin (inducer) and infected with BCG or rBCG-LTAK63 to evaluate the impact of autophagy on antigen presentation. Splenocytes from naïve mice were co-cultured with BMDMs for 48 h, and immune activation was assessed by flow cytometry. Our data reveal that inflammasome activation induces higher IL-1 production by BMDMs in response to the rBCG-LTAK63 vaccine. Most IL-1 production is mediated by the NLRP3 inflammasome, and IL-1 stimulation is independent of AIM-2. IL-1 expression depends on ASC expression. Additionally, rBCG-LTAK63 and rBCG-S1PT trigger increased delipidation of LC3B, indicated by the conversion of LC3B-I to LC3B-II in RAW 264.7 cells. T cell activation characterization indicated the roles of inflammasomes and autophagy in generating TCD4+CD44+ and TCD4+CD69+ cells, as well as in inducing Th1 and Th17 pathway cytokines. This study provides preliminary evidence that rBCG-LTAK63 triggers innate immune responses via inflammasomes and autophagy, which are crucial for macrophage-mediated protective T cell responses. The engagement of these innate immune mechanisms profoundly influences the progression of adaptive responses, supporting the potential of rBCG-LTAK63 as a promising candidate for the development of new tuberculosis vaccines. 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