Immune and metabolic shifts during neonatal development reprogram liver identity and function.

BACKGROUND & AIMS: The liver is the main hematopoietic site in embryos, becoming a crucial organ in both immunity and metabolism in adults. However, how the liver adapts both the immune system and enzymatic profile to challenges in the postnatal period remains elusive. We aimed to identify the mechanisms underlying this adaptation. METHODS: We analyzed liver samples from mice on day 0 after birth until adulthood. Human biopsies from newborns and adults were also examined. Liver immune cells were phenotyped using mass cytometry (CyTOF) and expression of several genes belonging to immune and metabolic pathways were measured. Mortality rate, bacteremia and hepatic bacterial retention after E. coli challenge were analyzed using intravital and in vitro approaches. In a set of experiments, mice were prematurely weaned and the impact on gene expression of metabolic pathways was evaluated. RESULTS: Human and mouse newborns have a sharply different hepatic cellular composition and arrangement compared to adults. We also found that myeloid cells and immature B cells primarily compose the neonatal hepatic immune system. Although neonatal mice were more susceptible to infections, a rapid evolution to an efficient immune response was observed. Concomitantly, newborns displayed a reduction of several macronutrient metabolic functions and the normal expression level of enzymes belonging to lipid and carbohydrate metabolism was reached around the weaning period. Interestingly, early weaning profoundly disturbed the expression of several hepatic metabolic pathways, providing novel insights into how dietary schemes affect the metabolic maturation of the liver. CONCLUSION: In newborns, the immune and metabolic profiles of the liver are dramatically different to those of the adult liver, which can be explained by the differences in the liver cell repertoire and phenotype. Also, dietary and antigen cues may be crucial to guide liver development during the postnatal phase. LAY SUMMARY: Newborns face major challenges in the extra-uterine life. In fact, organs need to modify their cellular composition and gene expression profile in order to adapt to changes in both microbiota and diet throughout life. The liver is interposed between the gastrointestinal system and the systemic circulation, being the destination of all macronutrients and microbial products from the gut. Therefore, it is expected that delicately balanced mechanisms govern the transformation of a neonatal liver to a key organ in adults.

Perfil da resposta imune por linfócitos T CD8+ e populações celulares citotóxicas na leishmaniose cutânea causada por Leishmania braziliensis

A evolução clínica da leishmaniose cutânea (LC) depende da interação entre a espécie de Leishmania infectante e a resposta imune celular do hospedeiro, a qual ocorre através das funções efetoras dos linfócitos T. Embora os linfócitos T CD8+ sejam importantes nessa resposta, seu papel na LC ainda é controverso. Sua função citotóxica tem sido relacionada tanto à proteção e regressão da lesão, quanto à manutenção da infecção e dano tecidual. No entanto, outras populações celulares, como as células natural killer (NK), células natural killer-T (NKT), linfócitos T CD4+, linfócitos T duplo-negativos (DN) e linfócitos T duplo-positivos (DP) apresentam um potencial citotóxico, e pouco é conhecido a respeito da função destas células na imunopatogenia da LC. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o papel dos linfócitos T CD8+ efetores e da citotoxicidade, a fim de traçar um perfil imunológico na doença ativa e no desenvolvimento para a cura clínica de pacientes de LC. A partir de amostras de sangue de pacientes infectados por L. braziliensis, obtidas antes, durante e após o tratamento com Glucantime®, foi avaliado, através de ensaios ex vivo e in vitro, se os linfócitos T CD8+ efetores e a apoptose destas células estavam envolvidos no processo de cura. Também foram avaliados se os linfócitos T CD8+ e as células NK, NKT, linfócitos T CD4+, linfócitos T DN, obtidos de pacientes antes, durante e após a terapia antimonial, produziriam perforina e IFN- \0633 quando estimulados in vitro com antígenos de L. braziliensis. Ainda, avaliamos a distribuição e o comprometimento destas populações celulares numa resposta citotóxica e a concentração de granzima B, IFN- \0633 e TNF nas lesões. A citometria de fluxo foi a técnica utilizada em todos os ensaios Nossos resultados reforçam o papel crucial dos linfócitos T CD8+ na imunopatogenia da LC, mostrando que a indução de apoptose destas células, a indução de células efetoras, a modulação da citotoxicidade e a indução da produção de IFN- \0633 são eventos críticos no desenvolvimento da resposta protetora. A citotoxicidade mostrou-se como um fenômeno imunomodulador associado ao dano tecidual. As células NKT e os linfócitos DN parecem contribuir para a intensidade da atividade citotóxica observada nas lesões de LC, enquanto os linfócitos T CD8+ citotóxicos parecem exercer pouca influência. Por fim, enquanto a evolução para a cura envolve a moderação da resposta citotóxica dos linfócitos T CD8+ e das células NKT, os linfócitos T DN citotóxicos apresentam baixas frequências nos pacientes que apresentam cura clínica, sugerindo que um processo de inibição destes linfócitos T DN esteja associado à cura. Este trabalho abre caminho para uma visão mais ampla da citotoxicidade como fenômeno imunomodulador, o qual pode ser exercido por populações distintas na LC e mostra a importância destas células como promissores alvos para estudos terapêuticos e vacinais

Apoptose e perfil do repertório da cadeia variável beta do receptor de células T em linfócitos T CD8+ de pacientes com leishmaniose cutânea / Apoptosis and profile of the repertoire of beta chain variable T cell receptor on CD8 + T lymphocytes of patients with cutaneous leishmaniasis

A resposta imune envolve a participação de subpopulações de células naïve, efetoras e de memória, as quais são funcionalmente distintas, e a atividade destas células depende do reconhecimento antigênico, que ocorre no contexto MHC-peptídeo-TCR. A manutenção destas subpopulações e a homeostasia do sistema imune são controlados, entre outros fatores, pela apoptose. No entanto, este processo de morte também tem sido relacionado à diversas patologias, sendo responsável pela modulação de eventos imunológicos, interferindo no curso da infecção. Em pacientes com leishmaniose cutânea (LC), apesar da indução preferencial de linfócitos T CD4(positivo), os linfócitos T CD8(positivo) estão envolvidos nos processos de progressão e controle da infecção. Neste contexto, a citometria de fluxo foi utilizada definir simultaneamente as subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) naïve, efetora, de memória central e de memória efetora; a diversidade do repertório VBeta destes linfócitos; e a ocorrência de apoptose, na resposta imune da LC. Neste estudo foram analisadas amostras de sangue periférico, obtidas ex vivo de pacientes durante e após o tratamento, e de indivíduos sadios; e após cultivo in vitro frente a antígenos de Leishmania braziliensis. Os resultados mostram que a apoptose exerce um papel modulados, diminuindo a freqüência de linfócitos T CD8(positivo), o que parece contribuir para a persistência da lesão ativa, no décimo dia de tratamento; enquanto a cura clínica parece ser conseqüência da diminuição de apoptose nestes linfócitos T CD8(positivo) contribuindo para o restabelecimento da freqüência destas células. A análise da distribuição das subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) revelou que a proporção de células naïve e efetoras é invertida ao longo do tratamento e do processo de resolução da lesão. Paralelamente, apesar do maior percentual de linfócitos T CD8(positivo) efetores observados em pacientes durante o tratamento, a ocorrência de apoptose nestas células pode comprometer uma resposta imune eficaz, estando associada à presença de lesão ativa ulceradaO caráter modulador que este processo de morte exerce na resposta imune em ambos os grupos de pacientes sugere que a ocorrência de apoptose, mais intensa na fase ativa da doença, esteja relacionada à manutenção da infecção. A reunião das análises de repertório VBeta nas diferentes subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) mostraram uma indução oligoclonal na qual as células que expressam VBeta 9, VBeta 13.2 ou VBeta 23 podem ser os clones selecionados a se diferenciar em células de memória central após a cura clínica; enquanto que os clones que expressam a cadeia VBeta 22, parecem ser preferencialmente selecionados a se diferenciar em células de memória efetora, durante a fase ativa da doença. Os únicos clones de linfócitos T CD8(positivo) efetores que apresentaram uma expansão significativa foram aqueles que expressam a cadeia VBeta 12, a qual parece estar associada à resposta imune efetora desencadeada na fase ativa da LC. Sendo assim, a heterogeneidade entre o repertório VBeta das diferentes subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) ressalta a importância de avaliar separadamente o repertório das células naïve, efetoras, de memória central e de memória efetora.

Apoptose e perfil do repertório da cadeia variável beta do receptor de células T em linfócitos T CD8+ de pacientes com leishmaniose cutânea / Apoptosis and profile of the repertoire of beta chain variable T cell receptor on CD8 + T lymphocytes of patients with cutaneous leishmaniasis

A resposta imune envolve a participação de subpopulações de células naïve, efetoras e de memória, as quais são funcionalmente distintas, e a atividade destas células depende do reconhecimento antigênico, que ocorre no contexto MHC-peptídeo-TCR. A manutenção destas subpopulações e a homeostasia do sistema imune são controlados, entre outros fatores, pela apoptose. No entanto, este processo de morte também tem sido relacionado à diversas patologias, sendo responsável pela modulação de eventos imunológicos, interferindo no curso da infecção. Em pacientes com leishmaniose cutânea (LC), apesar da indução preferencial de linfócitos T CD4(positivo), os linfócitos T CD8(positivo) estão envolvidos nos processos de progressão e controle da infecção. Neste contexto, a citometria de fluxo foi utilizada definir simultaneamente as subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) naïve, efetora, de memória central e de memória efetora; a diversidade do repertório VBeta destes linfócitos; e a ocorrência de apoptose, na resposta imune da LC. Neste estudo foram analisadas amostras de sangue periférico, obtidas ex vivo de pacientes durante e após o tratamento, e de indivíduos sadios; e após cultivo in vitro frente a antígenos de Leishmania braziliensis. Os resultados mostram que a apoptose exerce um papel modulados, diminuindo a freqüência de linfócitos T CD8(positivo), o que parece contribuir para a persistência da lesão ativa, no décimo dia de tratamento; enquanto a cura clínica parece ser conseqüência da diminuição de apoptose nestes linfócitos T CD8(positivo) contribuindo para o restabelecimento da freqüência destas células.

A análise da distribuição das subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) revelou que a proporção de células naïve e efetoras é invertida ao longo do tratamento e do processo de resolução da lesão. Paralelamente, apesar do maior percentual de linfócitos T CD8(positivo) efetores observados em pacientes durante o tratamento, a ocorrência de apoptose nestas células pode comprometer uma resposta imune eficaz, estando associada à presença de lesão ativa ulceradaO caráter modulador que este processo de morte exerce na resposta imune em ambos os grupos de pacientes sugere que a ocorrência de apoptose, mais intensa na fase ativa da doença, esteja relacionada à manutenção da infecção. A reunião das análises de repertório VBeta nas diferentes subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) mostraram uma indução oligoclonal na qual as células que expressam VBeta 9, VBeta 13.2 ou VBeta 23 podem ser os clones selecionados a se diferenciar em células de memória central após a cura clínica; enquanto que os clones que expressam a cadeia VBeta 22, parecem ser preferencialmente selecionados a se diferenciar em células de memória efetora, durante a fase ativa da doença. Os únicos clones de linfócitos T CD8(positivo) efetores que apresentaram uma expansão significativa foram aqueles que expressam a cadeia VBeta 12, a qual parece estar associada à resposta imune efetora desencadeada na fase ativa da LC. Sendo assim, a heterogeneidade entre o repertório VBeta das diferentes subpopulações de linfócitos T CD8(positivo) ressalta a importância de avaliar separadamente o repertório das células naïve, efetoras, de memória central e de memória efetora. (AU)