ENCONTRO INFECÇÕES E TB
GOIANIA 2012
MECANISMOS IMUNOLÓGICOS DAS INFECÇÕES
RESPIRATÓRIAS E TB
José Roberto Lapa e Silva
Faculdade de Medicina
Universidade Federal do Rio de Janeiro
DELINEAMENTO
• Relevância do tema
• Resposta imune inflamatória na porta de
entrada
- Papel dos neutrófilos
• Resposta imune na infecção latente
- Papel do granuloma
• Resposta imune na doença ativa
- Imunossupressão na TB ativa
• Conclusões
RELEVÂNCIA DA PESQUISA EM
IMUNOLOGIA DA TB
A transmissão aerógena
da tuberculose
Partículas
levitantes
Partículas
infectantes
Raios solares
ultra-violetas
Matam bacilos
FOCO
(+++)
Partículas
maiores que
se depositam
CONTATO
Fernando Fiuza de Mello
Em 70% das pessoas que inalam bacilos, eles
são detidos na porta de entrada por barreiras
e imunidade inata
A depuração mucociliar é importante mecanismoss de defesa contra a TB
Células e substâncias contribuem para o controle da infecção
Infecção: uma transmissão bem sucedida
Nidação do bacilo
no alvéolo
Crescimento livre
Fagocitose pelo macrófago alveolar
Fernando Fiuza de Mello
Migração de monócito-macrófagos
Maior atividade inicial contra o bacilo
Diseminação hematogênica intra-monócito
Macrófago
Alvéolo
Capilar
Monócito
Linfócito
Polimorfo
Fernando Fiuza de Mello
Neutrófilos participam da fase inicial do
estabelecimento da infecção por TB
Ectossomas são vesículas dos neutrófilos que suprimem a
ação micobactericida dos macs (Duarte TA, Tuberculosis 2012)
Fagocitose e multiplicação bacilar
intra-macrófago
Lisossoma
Fagocitose
Rompimento do
fagossoma e do
lisofagosoma
Fagossoma
Atividade bacilar
bloqueando a fusão
fagossoma+lisosso
ma
e novas
fagocitoses
Lisofagossoma
(de fusão)
Crescimento livre do
bacilo intra macrófago
Macrófago
Fernando Fiuza de Mello
Imunidade na TB:
Sinalização MHC2
Sinalização MHC1
Macrófago
L.T-CD4
L.T-CD3/8
Ativação
Th 0
L.T-CD3/4
Ativação
L.T-CD8
Diferenciação
L.Tm
Ativação
Th 1
IL2 + g IT
IL8 e outras
4
Th 2
Grânulos
bacteriostáticos
Ativação do macrófago
produção de peróxidos
limitação das lesões
IL4, 5,12
e outras
 TFN -a -  das
lesões
Atividade
citotóxica
e ação de grânulos
Grânulos
bactericidas
Modelo esquemático do granuloma
Necrose caseosa
Polimorfo
nuclear
Linfócito
auxiliar
Capilar
Célula de
Langhan
s
Ptose
vascular
Linfócito
modulador
Macrófago
Fernando Fiuza de Mello
Granulomas tuberculosos com necrose caseosa (HE)
José Roberto Lapa e Silva
Células epitelióides formando paliçada em torno do granuloma (IPX, RFD9)
José Roberto Lapa e Silva
Células dendríticas presentes no infiltrado em torno do granuloma (IPX, RFD1)
José Roberto Lapa e Silva
DIFERENTES ESTÁGIOS DO GRANULOMA
Reece & Kaufmann. Curr Opin Microbiol 2012
HYPOTHESIS
Active TB is marked by a relative
immunodepression in the affected host
Despite the increased expression of defense
molecules, some individuals evolve to
uncontrolled disease
Possible explanation: increased production of
deactivating cytokines in the lungs, such as
IL-10 or TGF-beta
STRATEGY
Use of bronchoalveolar lavages to investigate
lung immune response during the development
of active TB
Investigation of phenotypic changes in lung
cells, production of cytokines, expression of
cytokine genes, enzymes and receptors during
the development of active disease
Co-expression of activating and deactivating
cytokines in BAL lysates
Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628
Presence of biologically active TGF-b ligand in
BAL supernatants
3.5
P < .0001
3.0
P < .0018
2.5
P < .0001
2.0
1.5
1.0
0.5
Presumptive
TGF-
L
VO
O
LD
TB
L
VO
O
LD
0.0
TB
Active TGF-  (ng/ml)
P < .0027
Neutralizable
TGF-
Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628
Lung Lavage Cytokines (pg/ml)
Presence of cytokines in BAL supernatants
P < .01
TB
OLD
VOL
P = .1
25
20
P < .02
15
P = .1
10
5
0
IFN- g
IL-10
Bonecini-Almeida MG et al. Inf. Immun. 2004; 72:2628
Correlation Between CFP32 (Rv0577) and IL-10 in
Sputum of Patients with Active Pulmonary Tb
50
IL-10 (pg/ml sputum)
40
30
R2 = 0.58
20
10
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Rv0577 (ng/ml sputum)
Huard RC et al. Inf. Immun. 2003; 71:8871
STRATEGY
Collection of induced sputum from
bacteriologically confirmed TB patients at the
time of diagnosis and at the following times
during treatment:
15 DAYS
30 DAYS
60 DAYS
180 DAYS
Host immune markers for TB
• We compared cases of TB (n=30), other lung
diseases/OLD (n=11), health workers/HCW (n=16)
at time of diagnosis;
•TB cases were followed at 15, 30, 60, and 180
days of treatment;
•Cell pellets of induced sputum were lysed, mRNA
extracted, and real-time PCR performed;
• Gene expression relative to GAPDH for each
mediator was established.
Host immune markers for TB
• The following set of genes were evaluated:
- Genes that impair Th-1 immunity: IL10, TGFβ-RI and II, IRAK-M, SOCS 1 and 3,
IL1Rn, IDO
- Genes that promote Th-1 immunity:
IFN-γ,IL-12-p35 and p40, IL-23-p19, TNF-α,
NEMO
- Genes that affect both Th-1 and Th-2
responses: CD80, CD86, TLR2
Host Mediators as Surrogate Markers for TB Diagnosis and
Response to Anti-TB Treatment
3
1
-1
-3
Median Fold Changes in mRNA Expression
-5
-7
-500
-1000
0
15
30
60
180
TGF
TGF -RII
TNFa
TNFa
SOCs3
ILIL-1Rn
IDO
3
SOCs1
ILIL-23p19
CD80
CD86
ILIL-10
IRAKIRAK-M
1
-1
-3
16
14
12
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
15
30
60
180
ILIL-1212-p40
TLR2
TGF
TGF -RI
NEMO
IFNg
IFNg
ILIL-1212-p35
0
15
30
60
180
AntiAnti-TB Treatment (days)
Almeida et al. J Immunol 2009
PROTEIN EXPRESSION IN SPUTUM SUPS IN TB AND CONTROL SUBJECTS
Almeida et al. J Immunol 2009
Sumário dos achados
• Casos de TB expressaram > níveis de
mediadores que se contrapõem à
resposta tipo Th1
• Altos níveis de mediadores intra (SOCS e
IRAK-M) e extracelulares (IL-10, , IDO,
etc.) que suprimem a resposta imune
• Estes mediadores são uma resposta
direta ao Mtb, pois diminuem muito aos 30
D de tratamento.
Almeida et al. J Immunol 2009
PROPOSED SCHEMATIC VIEW OF IMMUNE REGULATION IN TB
Ho & Lapa e Silva. Discov Med 2010
Hypothesis
High levels of IL-10 in the lungs of M.tb. infected
subjects could facilitate the development of active
disease and recurrence of TB.
Aim
To investigate the levels of IL-10 and IFN-gamma
in the lungs at TB diagnosis and during anti-TB
chemotherapy and to correlate these levels to
relapse rates over a long follow-up period
Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012
Results
IL-10 and IFN-gamma were both present in
the lungs of TB patients at all time points
but only IL-10 showed two patterns at the
end of the treatment
Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012
TWO PATTERNS OF IL-10 IN TB PATIENTS IN SERIAL INDUCED SPUTUM
Pattern 1: IL-10 levels decreased
until Day 60 of treatment and
increased at Day 180
Pattern 2: IL-10 levels decreased
until Day 60 of treatment and
decreased even further at Day
180
300
300
*
**
IL-10 (pg/ml)
IL-10 (pg/ml)
*
200
100
**
200
100
0
0
T0
T15
T30
T60
T180
Time points
*P = 0,031 between T0 and T60
**P = 0,0393 between T60 and T180
T0
T15
T30
T60
T180
Time points
* P = 0,0129 between T60 and T180
** P = 0,0063 between T0 and T180
Red bars represent the median of IL-10 values for each time point. Limit of detection 5 pg/ml.
Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012
TB recurrence and the two IL-10
patterns
• 20 patients had a follow up of 69.8 + 1.3 months:
six had other TB episodes and 14 didn’t;
• Out of the six cases with TB recurrence,
- FIve had Pattern 1
- One had Pattern 2
[OR: 30,0 (CI 95% = 2,19 - 411,3), p= 0,0072
(Fisher’s exact test)];
Lago PM et al. Int J Tuberc Lung Dis 2012
CONCLUSÕES
• A TB latente (LTBI) é um dos maiores
desafios da saúde pública mundial
(reservatório de 2 bi de pessoas, do qual
sairão os casos ativos)
• Os mecanismos de transição da LTBI para
TB ativa são largamente desconhecidos
• A imunossupressão própria da TB ativa
resulta em maior morbidade e mortalidade
• O estudo da imunopatogenia da TB
ajudará a encontrar respostas para estas
questões