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Publicação
Tissue resident memory T cells ontogeny : unravelling precursor phenotypes in circulation
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Resumo(s)
O conceito de imunidade protetora é definido como qualquer nível de vantagem ou resistência imunológica, individual ou coletiva, face a um desafio antigénico. Esta proteção depende inerentemente do sistema imunitário adaptativo ou adquirido, que deve o seu nome ao facto de ser gerado ao longo da vida a partir da exposição a diversos antigénios, e das suas características, nomeadamente da sua especificidade, capacidade de distinguir o que é próprio do que é extrínseco, diversidade, e habilidade de desenvolvimento de memória imunológica. A memória imunológica é um dos traços mais distintivos e característicos deste sistema, que permite o desenvolvimento de uma resposta mais célere e mais eficaz a antigénios previamente encontrados, por parte do organismo hospedeiro. Confere a capacidade de minimizar o tempo de reconhecimento dos antigénios, de montar uma resposta mais vigorosa, isto requerendo um estímulo de desencadeamento de menores dimensões. Além disso, o nicho de células de memória que atuam numa resposta secundária é altamente heterogéneo, sendo constituído por células com experiência antigénica dentro das populações de linfócitos T e B, que são numérica e funcionalmente superiores às células inexperientes, específicas para o mesmo antigénio.
O desenvolvimento de linfócitos T de memória ocorre tipicamente aquando da ativação dos linfócitos T. Esta depende da estimulação do Recetor de Células T (TCR), através de um sinal recebido a partir do Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC), que possui o antigénio. Após a sua ativação, os linfócitos T sofrem expansão clonal e, simultaneamente, uma fração substancial, que já completou a sua função efetora, embarca na via apoptótica. No entanto, uma pequena proporção diferencia-se em células de memória de longa duração, constituindo assim o reservatório de memória. Este reservatório de células T de memória é extremamente diversificado, sendo inicialmente categorizado com base na maneira como as células adquirem ou atuam para a vigilância do organismo, em: células T de memória circulantes e células T de memória residentes do tecido (TRM).
As células T de memória residentes do tecido são células sésseis, de longa vida, que permanecem ancoradas no local onde outrora ocorreu o desafio antigénico e se diferenciaram, permanecendo posteriormente sem recircular. Estas células são fenotípica, funcional e transcricionalmente distintas das suas congéneres circulantes, caracterizando-se pela expressão de moléculas que impedem a sua saída do tecido, integrinas que as mantêm in situ sem voltarem para a circulação, e pela regulação de diversos eventos moleculares que bloqueiam a migração das mesmas para os gânglios linfáticos. A existência desta população é um fator chave na imunidade protetora, principalmente em tecidos de barreira que fazem a ligação entre o organismo e o exterior, constituindo a principal porta de entrada para agentes patogénicos. A sua importância remete ao facto de, ao atuarem como vigilantes, estão aptas para iniciar respostas imunológicas imediatas e localizadas após a reativação, evitando a propagação dos microrganismos pelo resto do organismo. O estudo destas respostas do sistema imunológico nas membranas mucosas, é definido como imunologia da mucosa.
Um tecido que está intrinsecamente conectado com o estudo da imunidade ou imunologia da mucosa é o intestino delgado, uma vez que é constantemente exposto não só a compostos alimentícios, mas também a patógenos derivados dos alimentos, e antigénios microbianos. Assim, em relação a outros tecidos de barreira, como a pele e os pulmões, o intestino mantém-se como o mais vulnerável a doenças infeciosas, que continuam a ter um grande impacto mundial, principalmente em grupos vulneráveis. A maioria dos processos imunológicos da muscosa do intestino delgado ocorrem no epitélio e na lâmina própria, que contém os linfócitos intraepiteliais (IELs) e os linfócitos da lâmina própria (LPL), respetivamente. O fluxo anatómico normal das células no intestino delgado ocorre da corrente sanguínea para a lâmina própria e de seguida, para o epitélio, que faz vizinhança com o lúmen. Tanto as IELs como as LPLs poderão abrigar células TRM, que apresentam funções úteis no momento de reinfeção.
Apesar do reconhecimento das células TRM para fins terapêuticos, como vacinação e imunidade anti-tumoral, o fenótipo destas células de memória de longo prazo, bem como as vias que dão origem a esta memória residente nos tecidos não estão completamente descritos, e carecem de detalhes moleculares.
O modelo dominante que explica a formação de células de memória não inclui a diferenciação das células TRM. As várias vias propostas para a mesma incluem a sua origem a partir de células T efetoras, células T de memória circulantes, ou a partir de fenótipos anteriores ao efetor- células naive. O foco deste estudo consistiu na identificação de precursores de células TRM, nomeadamente na na relação com o marcador efetor killer cell lectin-like receptor subfamily G member 1 (KLRG1), e na determinação do comportamento das células TRM após a sua diferenciação.
Foi analisada a resposta das células T CD8+ à infeção intestinal por Eimeria vermiformis em ratinhos (Mus musculus), por meio de uma abordagem de mapeamento de destino in vivo. A E.vermiformis é um protozoário que infeta especificamente o epitélio do intestino delgado murino. A vantagem da sua utilização consiste na importância de ter um desafio imunológico localizado e naturalmente autolimitado, que permite estudar especificamente a resposta e o desenvolvimento de células T de memória residentes naquele tecido.
Através da utilização de uma linhagem de ratinhos Klrg1Cre, foi possível observar que a proporção de células com expressão presente ou passada de KLRG1 aumenta durante o decorrer da infeção, mas, após a sua erradicação, diminui gradualmente no intestino delgado. Cinco semanas após a infeção, as células de memória residentes no tecido, específicas para Eimeria, formavam uma população robusta no intestino delgado, no entanto, menos de 15% expressava ou expressara o marcador. Esta observação sugere que o marcador efetor KLRG1 não se correlaciona com a proteção a longo prazo, por oposição ao anteriormente descrito na literatura. Ao ser um marcador de expressão e atividade tardia, estará, muito provavelmente, associado a um fenótipo de diferenciação terminal e, por sua vez, a etapas finais que conduzem à morte celular por apoptose.
Em seguida, pretendeu-se avaliar a existência de precursores de células TRM na periferia. Através da transferência adotiva de células T de memória circulantes, nomeadamente centrais (TCM) e efetoras (TEM), acoplada à sua monitorização in vivo após infeção com Eimeria, observou-se que ambos os subgrupos possuem capacidade de diferenciação em células TRM, de uma maneira dependente da sinalização de CD27. O CD27 é um marcador expresso exclusivamente na linhagem linfoide que faz parte do complexo de costimulação das células, amplificando os sinais primários do TCR. A sua importância para a diferenciação de células de memória no intestino poderá estar conectada com a expressão constitutiva do seu ligando, CD70, por uma população de células apresentadoras do antigénio (APCs), que habita especificamente na lâmina própria. Ainda, o CD27 também se mostrou necessário para a sinalização de sobrevivência celular, uma vez que, células sem expressão de CD27 não só não originaram células TRM, como também não sobreviveram na periferia. Adicionalmente, estes resultados confirmaram que é possível identificar precursores de células TRM na periferia, e indicaram também que a migração das células para o tecido é dependente da existência de inflamação, uma vez que células transferidas não migraram para intestinos murinos não infetados. O mesmo não parece ser verdade em relação a células TRM diferenciadas, que, após a sua transferência adotiva, migraram para o intestino, local onde previamente se diferenciaram, independentemente de haver ou não infeção naquele tecido.
Em suma, o nosso estudo revelou propriedades promissoras da via de diferenciação das células TRM, bem como do seu comportamento migratório, para fins terapêuticos, realçando este subgrupo de células T de memória como um alvo valioso para estudos de vacinação, imunidade anti-tumoral, transplantação e autoimunidade.
Tissue-resident memory T (TRM) cells are long-live sessile cells that anchor at the site of antigenic challenge, where they develop and do not further recirculate. They are phenotypically, transcriptionally and functionally distinct from their circulating counterparts and have a critical role in protective immunity, particularly in barrier tissues, where pathogenic agents easily access the organism. By acting as tissue sentinels, they are able of setting up immediate and local responses following reactivation, preventing the spread of harmful microorganisms to the rest of the organism. Yet, the phenotype of long-term memory T cells is still incompletely described, and the pathways that give rise to tissue-resident memory are still lacking molecular details. In this study we focused on identifying TRM cell precursor markers, namely the relationship with the effector marker killer cell lectin-like receptor subfamily G member 1 (KLRG1), and on understanding TRM cell behaviour after differentiation. We analysed the CD8+ T cell response to Eimeria vermiformis intestinal infection in mice (Mus musculus), by an in vivo fate mapping approach. Through the use of a Klrg1Cre mouse line, we observed an accumulation of KLRG1 present- and past-expressing cells in the small intestine during the peak of infection, followed by a gradual decrease of these cells after infection clearance. Five weeks post infection, Eimeria-specific tissue-resident memory cells formed a robust population in the small intestine, but less than 15% were expressing or had expressed the marker. Thus, suggesting that the KLRG1 effector marker does not correlate with long-term TRM cell generation. We further aimed to identify TRM cell precursors in circulation. Through cell adoptive transfers of central (TCM) and effector (TEM) memory T cell lineages, coupled to their in vivo monitoring upon E. vermiformis infection, we showed that both subsets were able to differentiate into TRM cells, correlating with CD27 expression. CD27 was also shown to correlate with cell survival, since not only did CD27-negative cells not give rise to TRM cells, but they were also unable to survive in the periphery. Our data further confirmed that TRM cell precursors can be found in the periphery and indicated that cell migration into the tissue is dependent on inflammation, since transferred cells did not migrate into non-infected murine intestines. The same did not seem to be true for differentiated TRM cells, which after adoptive transfers, migrated to the gut, the site where they had previously differentiated, regardless of whether there was an infection in that tissue. Altogether, our study unveiled promising properties of the TRM cell differentiation pathway and migration behaviour for potential therapeutic aims, highlighting this T cell subset as a valuable target for vaccination, antitumor immunity, transplantation, and autoimmunity studies.
Tissue-resident memory T (TRM) cells are long-live sessile cells that anchor at the site of antigenic challenge, where they develop and do not further recirculate. They are phenotypically, transcriptionally and functionally distinct from their circulating counterparts and have a critical role in protective immunity, particularly in barrier tissues, where pathogenic agents easily access the organism. By acting as tissue sentinels, they are able of setting up immediate and local responses following reactivation, preventing the spread of harmful microorganisms to the rest of the organism. Yet, the phenotype of long-term memory T cells is still incompletely described, and the pathways that give rise to tissue-resident memory are still lacking molecular details. In this study we focused on identifying TRM cell precursor markers, namely the relationship with the effector marker killer cell lectin-like receptor subfamily G member 1 (KLRG1), and on understanding TRM cell behaviour after differentiation. We analysed the CD8+ T cell response to Eimeria vermiformis intestinal infection in mice (Mus musculus), by an in vivo fate mapping approach. Through the use of a Klrg1Cre mouse line, we observed an accumulation of KLRG1 present- and past-expressing cells in the small intestine during the peak of infection, followed by a gradual decrease of these cells after infection clearance. Five weeks post infection, Eimeria-specific tissue-resident memory cells formed a robust population in the small intestine, but less than 15% were expressing or had expressed the marker. Thus, suggesting that the KLRG1 effector marker does not correlate with long-term TRM cell generation. We further aimed to identify TRM cell precursors in circulation. Through cell adoptive transfers of central (TCM) and effector (TEM) memory T cell lineages, coupled to their in vivo monitoring upon E. vermiformis infection, we showed that both subsets were able to differentiate into TRM cells, correlating with CD27 expression. CD27 was also shown to correlate with cell survival, since not only did CD27-negative cells not give rise to TRM cells, but they were also unable to survive in the periphery. Our data further confirmed that TRM cell precursors can be found in the periphery and indicated that cell migration into the tissue is dependent on inflammation, since transferred cells did not migrate into non-infected murine intestines. The same did not seem to be true for differentiated TRM cells, which after adoptive transfers, migrated to the gut, the site where they had previously differentiated, regardless of whether there was an infection in that tissue. Altogether, our study unveiled promising properties of the TRM cell differentiation pathway and migration behaviour for potential therapeutic aims, highlighting this T cell subset as a valuable target for vaccination, antitumor immunity, transplantation, and autoimmunity studies.
Descrição
Tese de mestrado, Investigação Biomédica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2022
Palavras-chave
Imunidade protetora Células T residentes no tecido Inflamação Fenótipo precursor Imunidade da mucosa Teses de mestrado - 2022