DELINEAMENTO 03/07/2012 ENCONTRO INFECÇÕES E TB GOIANIA 2012 RELEVÂNCIA DA PESQUISA EM IMUNOLOGIA DA TB

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ENCONTRO INFECÇÕES E TB

GOIANIA 2012

MECANISMOS IMUNOLÓGICOS DAS INFECÇÕES MECANISMOS IMUNOLÓGICOS DAS INFECÇÕES

RESPIRATÓRIAS E TB RESPIRATÓRIAS E TB José Roberto Lapa e Silva Faculdade de Medicina Universidade 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

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Partículas levitantes Partículas levitantes A transmissão aerógena da tuberculose A transmissão aerógena da tuberculose FOCO (+++) FOCO (+++) Partículas infectantes Partículas infectantes CONTATO CONTATO Partículas maiores que se depositam Partículas maiores que se depositam Raios solares ultra-violetas Matam 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 TB Células e substâncias contribuem para o controle da infecção

Nidação do bacilo no alvéolo

Fagocitose pelo macrófago alveolar

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

Crescimento livre

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Alvéolo

Capilar Macrófago

Migração de monócito-macrófagos Maior atividade inicial contra o bacilo Diseminação hematogênica intra-monócito Migração de monócito-macrófagos Maior atividade inicial contra o bacilo Diseminação hematogênica intra-monócito

Polimorfo Monócito

Linfócito

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 bacilar intra-macrófago

Fagocitose

Crescimento livre do bacilo intra macrófago Macrófago Lisossoma Fagossoma Lisofagossoma (de fusão) Atividade bacilar bloqueando a fusão fagossoma+lisosso ma e novas fagocitoses Rompimento do fagossoma e do lisofagosoma

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Imunidade na TB: Imunidade na TB: Sinalização MHC1 Sinalização MHC2 L.T-CD3/8 L.T-CD3/4 Macrófago 4 L.T-CD8 Ativação L.T-CD4 Th 0 Ativação L.Tm Th 1 _{Th 2} Diferenciação Ativação do macrófago produção de peróxidos limitação das lesões IL2 +γ γ γ γ IT IL8 e outras ↑ ↑↑ ↑TFN -α α −−−− ↑↑↑↑α α das lesões IL4, 5,12 e outras Atividade citotóxica e ação de grânulos Ativação Grânulos bactericidas Grânulos bacteriostáticos

Modelo esquemático do granuloma Modelo esquemático do granuloma

Necrose caseosa Capilar Ptose vascular Macrófago Célula de Langhan s Linfócito auxiliar Polimorfo nuclear Linfócito modulador

José Roberto Lapa e Silva Granulomas tuberculosos com necrose caseosa (HE)

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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

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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

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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

TB _OLD _VOL TB _OLD _VOL 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 A c ti v e T G F -β ( n g /m l) P < .0001 P < .0018 P < .0027 P < .0001 Presumptive TGF-β NeutralizableTGF-β

Presence of biologically active TGF-b ligand in BAL supernatants

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IFN- γ IL-10 0 5 10 15 20 25 TB OLD VOL P < .01 P < .02 L u n g L a v a g e C y to k in e s ( p g /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 4.0 0 10 20 30 40 50 Rv0577 (ng/ml sputum) IL -1 0 ( p g /m l s p u tu 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 DAYS 30 DAYS 60 DAYS 180 DAYS

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Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB 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 Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB Host immune markers for TB 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 Genes thatthat promotepromote ThTh--1 1 immunityimmunity: : IFN

IFN--γγ,IL,IL--1212--p35 p35 andand p40, ILp40, IL--2323--p19, TNFp19, TNF--αα, , NEMO

NEMO

-- Genes Genes thatthat affectaffect bothboth ThTh--1 1 andand ThTh--2 2 responses

responses: CD80, CD86, TLR2: 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 60 180 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 Anti

Anti--TB Treatment (days)TB Treatment (days)

M e d ia n F o ld C h a n g e s in m R N A E x p re ss io n M e d ia n F o ld C h a n g e s in m R N A E x p re ss io n _ILSOCs3SOCs3_IL_-_-_1Rn_1Rn IDO IDO TGF TGFββββββββ--RIIRII TNF TNFαααααααα SOCs1 SOCs1 IRAK IRAK--MM IL IL--1010 CD80 CD80 CD86 CD86 IL IL--23p1923p19 TGF TGFββββββββ--RIRI NEMO NEMO IFN IFNγγγγγγγγ IL IL--1212--p35p35 TLR2 TLR2 IL IL--1212--p40p40

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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

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Hypothesis HypothesisHypothesis HypothesisHypothesis HypothesisHypothesis Hypothesis Aim Aim Aim Aim Aim Aim Aim 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

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 T180 0 100 200 300 * ** 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 T180 0 100 200 300 * ** Time points * P = 0,0129 between T60 and T180 ** P = 0,0063 between T0 and T180 IL -1 0 ( p g /m l)

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TB recurrence and the two IL

TB recurrence and the two IL-

-

-10

10

10 patterns

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)];

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