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

RESUMO

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

ABSTRACT

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