Neutrófilos ajustam respostas imunológicas conforme estímulos distintos

Microscopia eletrônica de varredura mostra neutrófilo estimulado com NETs e bactérias Shigella aprisionadas (imagem: Max Planck Institute for Infection Biology)

Agência FAPESP * – Os neutrófilos são a primeira linha de defesa do organismo contra patógenos como vírus, bactérias e fungos, além de desempenharem um papel significativo na regulação da resposta inflamatória. Para neutralizar ameaças, eles empregam vários mecanismos, como degranulação, fagocitose e a liberação de armadilhas extracelulares (NETs), estruturas formadas por DNA e proteínas microbicidas.

Pesquisadores do Centro de Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma) liderados por Graziella Eliza Ronsein, do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), investigaram como os neutrófilos respondem a dois ativadores bem conhecidos – PMA e ionomicina – e descobriram que a ativação acontece por vias bioquímicas diferentes. Os resultados mostram que essas células modulam sua resposta imunológica conforme o estímulo recebido.

O Redoxoma é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP e sediado no IQ-USP.

“Na literatura, todos os estímulos que os neutrófilos recebem são tratados da mesma forma, como se toda reação do neutrófilo fosse a mesma. Nosso estudo mostra que eles reagem de forma diferente dependendo do estímulo e as consequências dessas respostas parecem ser bem diferentes também”, explica Ronsein.

As reações distintas podem ter implicações relevantes para a compreensão de doenças inflamatórias e autoimunes. “Observamos que os peptídeos citrulinados gerados pela ativação dos neutrófilos com ionomicina são muito semelhantes aos que se formam quando os neutrófilos interagem com certas toxinas bacterianas específicas. E muitos desses peptídeos são encontrados atuando como autoantígenos envolvidos em doenças autoimunes, como a artrite reumatoide”, afirma Rafaela Oliveira Nascimento, doutoranda do IQ-USP e bolsista da FAPESP.

O estudo foi publicado na revista científica Redox Biology.

Estratégias de defesa

Uma estratégia bem conhecida da resposta imune envolve a produção rápida e em grande quantidade de espécies reativas. Durante a infecção, os neutrófilos são recrutados para o local afetado e ativam a enzima NADPH oxidase, que gera o radical superóxido. Esse radical é um precursor do peróxido de hidrogênio e de outras espécies reativas formadas pela mieloperoxidase.

No entanto, os pesquisadores descobriram que apenas os neutrófilos ativados por PMA geram espécies reativas, enquanto aqueles estimulados por ionomicina não produzem essas moléculas.

A degranulação, outro mecanismo de defesa essencial, envolve a liberação de grânulos contendo enzimas citotóxicas. A análise proteômica revelou que, enquanto o PMA provoca degranulação leve, a ionomicina induz degranulação maciça de grânulos primários e secundários.

Em um estudo anterior, os pesquisadores desenvolveram um método para isolar os grânulos dos neutrófilos a partir de um pequeno volume de sangue e forneceram a caracterização proteômica dessas organelas.

Outra estratégia antimicrobiana crucial é a formação de armadilhas extracelulares de neutrófilos (NETs). Conforme os neutrófilos liberam NETs, eles passam por uma forma de morte celular conhecida como “NETose”, que pode ser desencadeada por vários estímulos.

O estudo mostrou que tanto PMA quanto ionomicina induzem a formação de NETs, mas com diferenças significativas. A microscopia de células vivas revelou que a formação de NETs desencadeada por ionomicina ocorre muito mais rápido do que a induzida por PMA, indicando mecanismos distintos.

Citrulinação

A pesquisa também revelou um extenso processo de citrulinação de proteínas em neutrófilos ativados por ionomicina, incluindo componentes essenciais do citoesqueleto, do núcleo e da NADPH oxidase. Segundo Nascimento, a citrulinação de componentes da NADPH oxidase poderia explicar a inativação da enzima e a ausência de produção de superóxido em neutrófilos ativados por ionomicina.

A ionomicina provoca o aumento da concentração de cálcio intracelular, levando à ativação de uma enzima chamada PAD4, que converte resíduos de arginina em citrulina. Essa modificação nas proteínas é chamada de citrulinação.

Os ativadores ionomicina e PMA atuam de formas diferentes nos mecanismos de defesa empregados pelos neutrófilos em processos infecciosos (gráfico: Redoxoma/IQ-USP)

Como próximo passo, os pesquisadores planejam investigar como os neutrófilos respondem a estímulos mais brandos, como os fisiológicos, fornecendo melhor compreensão sobre a regulação imunológica. “A ionomicina é um estímulo muito forte que remodela rapidamente as proteínas intracelulares”, diz Ronsein.

O artigo Investigating neutrophil responses to stimuli: comparative analysis of reactive species-dependent and independent mechanisms pode ser lido em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231725000539.

* Com informações de Maria Celia Wider, do Redoxoma.