Sinalização e metabolismo celulares durante a diferenciação de linfócitos B humanos em secretores de anticorpos na presença do vírus da Dengue in vitro e em pacientes com Dengue / B cell signaling and metabolism during antibody-secreting cell differentiation in the presence of Dengue virus in vitro and in Dengue patients

A Dengue é uma doença viral sistêmica, transmitida por mosquitos, que afeta anualmente cerca de 100 milhões de pessoas em todo o mundo. Causada por quatro sorotipos do vírus da Dengue (DENV), suas manifestações clínicas podem variar de assintomáticas à formas que podem levar a óbito. Curiosamente, os pacientes com Dengue apresentam uma resposta exacerbada das células secretoras de anticorpos (ASCs) no sangue cerca de sete dias após o início dos sintomas. A frequência dessas ASCs induzidas pelo DENV representa mais de 50% de todas as células B circulantes no sangue. Essa quantificação é maior que aquelas encontradas em outras infecções virais, contextos de imunização e até mesmo em pacientes com neoplasias de ASCs. Além disso, a magnitude dessa resposta transitória se correlaciona com a gravidade da doença. Então, como a infecção pelo DENV induz essa resposta enorme? Para responder à essa pergunta, combinamos abordagens in vitro e in silico. Células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) obtidas de indivíduos saudáveis foram cultivadas in vitro durante sete dias na presença do DENV ou mitógenos. Após a estimulação pelo DENV, as células B presentes nas PBMCs foram capazes de se diferenciarem em ASCs, tanto fenotipicamente quanto funcionalmente, em magnitude similar àquelas estimuladas com mitógenos. Essa diferenciação demonstrou ser dependente da presença de outras células contidas nas PBMCs, assim como do contato célula-célula. Embora ambos os estímulos tenham sido capazes de induzir a diferenciação de ASCs, eles diferiram metabolicamente e transcricionalmente. PBMCs estimuladas pelo DENV apresentaram um maior consumo de triptofano, associado à maior expressão de IDO1 e IDO2 e maior síntese de quinurenina, bem como maiores expressões de IL-10, BAFF e SYK. Ainda, as concentrações de quinurenina foram positivamente correlacionadas com a enumeração de ASCs nessas culturas. Dados de transcriptoma públicos de pacientes com Dengue também suportam esses achados. Outros flavivírus, como o vírus Zika e a cepa vacinal da Febre Amarela não foram capazes de induzir a mesma magnitude de diferenciação das células B em ASCs in vitro. Tão pouco apresentaram correlação entre a enumeração de ASCs e a síntese de quinurenina. Por fim, através da construção de uma hipotética via de diferenciação de células B em ASCs durante infecção pelo DENV, através da combinação de dados da literatura e transcriptomas públicos, demonstramos que moléculas relacionadas à via do STAT3 (IL-10, IL-6, IRF4 e BLIMP1) estão mais expressas nos pacientes infectados e moléculas que respondem aos sinais de cálcio (Calcineurina, NFATC1, DOK3 e GRB2) estão menos expressas nos pacientes infectados. Esses dados proporcionam um melhor entendimento da resposta de células B durante a infeção pelo DENV, particularmente sobre como o metabolismo e a sinalização das células B estão conectados nesse processo

Dengue is a mosquito-borne viral disease that affects annually about 100 million people worldwide. Caused by four Dengue virus (DENV) serotypes, it ranges from asymptomatic to life threatening forms. Curiously, Dengue patients present an exacerbated blood antibody-secreting cell (ASCs) response around seven days after the symptoms onset. The frequency of those DENV-induced ASCs represents more than 50% of all circulating blood B cells. This is greater than found in others viral infections, immunization contexts and even in ASCs related-leukemia patients. Moreover, the magnitude of that transitory response correlates with the disease severity. So, how does the DENV infection induce this enormous response? In order to answer this question we have combined in vitro and in silico approaches. Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) obtained from healthy individuals were cultured in vitro during seven days in the presence of DENV or mitogens. Upon the DENV stimulation, PBMC-contained B cells were able to differentiate phenotypically and functionally into ASCs, both phenotypically and functionally, in a similar magnitude than mitogen-stimulated cells. This differentiation was demonstrated to be dependent of the presence of the remaining PBMCs, as well as of the cell-cell contact. Although both stimuli were able to induce the ASCs differentiation, they differed metabolically and transcriptionally. DENV-stimulated PBMCs showed higher tryptophan consumption, associated with higher IDO1 and IDO2 expression and higher kynurenine synthesis, as well as higher IL-10, BAFF and SYK expressions compared to mitogen-exposed counterparts. Additionally, the kynurenine concentrations were positively correlated with the ASCs-enumeration in those cultures. Public transcriptome data supports these findings as well. Other flaviviruses, such as Zika virus and the attenuated vaccine Yellow Fever were not able to induce the same magnitude of ASCs differentiation in vitro. Hence, they did not present a correlation between the number of generated ASCs and the supernatant kynurenine levels. Based on the combination of the literature and public transcriptome data, we have constructed a hypothetical B cell differentiation pathway that might be occurring during DENV infection. It displays that STAT3 pathway-related molecules (IL-10, IL-6, IRF4 and BLIMP1) are more expressed in Dengue patients and molecules that respond to calcium signals (Calcineurin, NFATC1, DOK3 and GRB2) are less expressed in Dengue patients than in control. These data provide a better understanding of the B cell response elicited by DENV infection, particularly about how the B cell metabolism and signaling can be connected into this process

Regulação cruzada entre peroxidases e indolamina 2.3 dioxigenase no controle da metabolização do triptofano / Peroxidases and indoleamine 2.3 dioxygenase crosstalk modulating tryptophan metabolization

Triptofano (TRP) é metabolizado por duas vias, a via serotonérgica e a via das quinureninas. Na via serotonérgica, TRP é metabolizado a serotonina (5-HT) e, em algumas células, à melatonina (MLT) que pode ser oxidada à N1-acetil-N2-formil-5- metoxiquinuramina (AFMK) e N1-acetil-5-metoxiquinuramina (AMK) por ação de peroxidases. Na via das quinureninas o TRP é diretamente metabolizado à N formilquinurenina (NFK) e em seguida a quinurenina (QUIN). A enzima indolamina 2, 3 dioxigenase (IDO) é uma das responsáveis por esta reação. Dada a importância da IDO na tolerância imunológica e pelo fato desta enzima ser induzível nos propusemos a avaliar a existência de uma regulação cruzada entre esta enzima e a via serotonérgica. Avaliando a interferência de AMK sobre a ação de IDO e a interferência de QUIN sobre a formação de AFMK por peroxidases, observamos uma possível interação entre as vias. AMK é um inibidor competitivo clássico de IDO e o Ki encontrado foi de 0,98 mM. QUIN é um inibidor acompetitivo linear simples da formação de AFMK e o Ki encontrado foi de 0,1 mM. A inibição da formação de AFMK também ocorre para a peroxidase humana (mieloperoxidase, MPO). Além de representarem uma regulação cruzada utilizada in vivo, as inibições encontradas podem ser relevantes para a proposta de novos inibidores de IDO e MPO na terapia imunomodulatória. Dado o nosso interesse pelas enzimas IDO e MPO, avaliamos ainda a localização intracelular destas enzimas em células de peritônio de camundongo, tanto residente como ativada com concanavalina A (Con A). O estímulo com Con A representa uma ativação de linfócitos T mediado por interferon gama (IFN-γ) e foi usado como modelo experimental para avaliar condições de localização em células ativadas. Por imunocitoquímica verificamos que IDO e MPO localizam-se próxima à membrana plasmática sendo que uma leve dispersão apenas de MPO foi observada em células ativadas com Con A. A localização intracelular das duas enzimas é no...

Tryptophan (TRP) is metabolized by two mains pathways, the serotoninergic pathway and the kynurenine pathway. In the serotoninergic pathway, TRP is metabolized to serotonin (5-HT) and, in some cells, to melatonin (MLT). The later can even be oxidized to acetyl-N1-N2-formyl-5-methoxykynuramine (AFMK) and N1-acetyl-5 -methoxykynuramine (AMK) by peroxidases. In the kynurenine pathway, TRP is metabolized to N-formylkynurenine (NFK) and to kynurenine (KYN). Indoleamine 2, 3 dioxygenase (IDO) is one of those responsible for this reaction. Since IDO is importat in immune tolerance and the fact that this enzyme is inducible by cytokines we proposed whether there is a cross regulation between this enzyme and the serotoninergic pathway. A possible interaction between MLT and TRP oxidation pathways was shown by the AMK influence on IDO activity and QUIN interference on AFMK formation by peroxidases. AMK was shown to be an IDO classical competitive inhibitor with a Ki of 0.98 mM. QUIN was a peroxidase (horseradish peroxidase, HRP) classical uncompetitive inhibitor and Ki was found to be 0,1 mM. AFMK formation inhibition was also found in human peroxidase (myeloperoxidase, MPO). Beyond the in vivo crosstalk, new IDO and MPO inhibitors in immunomodulatory therapy would be proposed by the compounds shown in this study. Given our interest in IDO and MPO, we also evaluated their intracellular localization in both resident and concanavalin A (Con A) activated mice peritoneum cells. Con A stimulation is a IFN-γ mediated T lymphocytes activation and was our experimental model to evaluate activated cells. In light microscopy we observed IDO and MPO localization near the membrane and MPO only had a dispersed localization in Con A activated cells. Cytoplasm, nucleus and vesicles were the intracellular localization of both enzymes. Interestingly, we found MPO in isolated cells and in cell clusters of two or more cells. MPO was founded on macrophages, B1 cells and cell clusters by...