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Tipo do documento: Tese
Título: Modulação da expressão de MUC1 e MUC5AC por ExoU de Pseudomonas aeruginosa
Título(s) alternativo(s): Modulation of MUC1 and MUC5AC expression by ExoU of Pseudomonas aeruginosa
Autor: Monteiro, Alexandre Costa 
Primeiro orientador: Saliba, Alessandra Mattos
Primeiro membro da banca: Bento, Cleonice Alves de Melo
Segundo membro da banca: Milagres, Lucimar Gonçalves
Terceiro membro da banca: Silva, Flávia Marcia de Castro e
Quarto membro da banca: Teixeira, Mauro Martins
Resumo: ExoU é uma citotoxina que induz uma potente ativação da resposta inflamatória e interfere na sinalização intracelular do hospedeiro, alterando a resposta imune inata. Cepas de Pseudomonas aeruginosa produtoras de ExoU estão associadas ao pior prognóstico da infecção e à maior letalidade. Mucinas são glicoproteínas expressas nas mucosas, onde atuam na proteção contra bactérias patogênicas. MUC1 é uma mucina transmembranar com papel imunomodulador durante a infecção bacteriana enquanto MUC5AC é uma das principais mucinas expressas no muco respiratório, considerado a primeira barreira das vias aéreas contra diversos agentes infecciosos. Neste trabalho, foi pesquisado o papel de ExoU na modulação da expressão de MUC1 e MUC5AC durante a infecção por P. aeruginosa, assim como o impacto dessa modulação na resposta hospedeira. Para isso, células epiteliais alveolares de carcinoma humano A549 foram infectadas com a cepa parental PA103 (produtora de ExoU) ou com suas mutantes PA103ΔexoU (não produtora de ExoU) e PA103/S142A (complementada com ExoU sem atividade fosfolipase A2). Adicionalmente, foi avaliada a expressão de mRNA de Muc1 e Muc5AC nos pulmões de camundongos C57BL/6 infectados com PA103 ou PA103ΔexoU. Em nossos resultados, ExoU inibiu a expressão de MUC1 nas células epiteliais respiratórias infectadas com PA103. Contudo, as células infectadas com PA103ΔexoU apresentaram ativação da expressão de MUC1 de forma dependente de JNK. Esses resultados foram corroborados em modelo animal, uma vez que pulmões de camundongos infectados com PA103 apresentaram menores níveis de mRNA de Muc1 em comparação aos infectados com PA103ΔexoU. Curiosamente, ExoU induziu a translocação nuclear de MUC1, envolvida na regulação da expressão de alvos da resposta antioxidante e inflamatória. O uso do inibidor da sinalização intracelular mediada por MUC1, GO-201, mostrou que MUC1 atenua os níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (EROs), independentemente de ExoU. Mais importante, GO-201 reduziu a secreção de CXCL8 nas células infectadas com PA103, indicando que a translocação nuclear de MUC1 regula positivamente a secreção de CXCL8. Quanto a MUC5AC, 1h após a infecção, células infectadas com PA103 apresentaram níveis de mRNA significativamente maiores, e níveis proteicos intracelulares significativamente menores, em comparação às células infectadas com as cepas mutantes. Não foi observada diferença significativa na expressão de mRNA de Muc5ac entre camundongos infectados com as cepas produtora e a não produtora de ExoU. Assim, este estudo mostrou que ExoU inibe a expressão e promove a translocação nuclear de MUC1 durante a infecção por P. aeruginosa. Além disso, a translocação nuclear de MUC1, induzida por ExoU, contribui para a ativação da expressão de CXCL8. Embora ExoU tenha modulado precocemente a expressão de MUC5AC nos ensaios in vitro, este resultado não foi corroborado nos ensaios in vivo.
Abstract: ExoU is a cytotoxin that induces a potent activation of the inflammatory response and interferes with the host intracellular signaling pathways, altering the innate immune response. ExoU-producing strains of Pseudomonas aeruginosa are associated with a worse infection prognosis and higher lethality. Mucins are glycoproteins expressed in mucous membranes, where they provide protection against pathogenic bacteria. MUC1 is a transmembrane mucin with an immunomodulatory role during bacterial infections, whereas MUC5AC is one of the main mucins expressed in the respiratory mucus, considered the first airway barrier against several infectious agents. This work investigated the role of ExoU on the modulation of MUC1 and MUC5AC expression during the infection by P. aeruginosa as well as the impact of this modulation on the host response. For this purpose, A549 adenocarcinomic human alveolar epithelial cells were infected with the parental strain PA103 (ExoU-producer), or with its mutants PA103ΔexoU (ExoU non-producer) and PA103/S142A (complemented with ExoU without phospholipase A2 activity). Additionally, the mRNA expression of Muc1 and Muc5AC was evaluated in the lungs of C57BL/6 mice infected with PA103 or PA103ΔexoU. In our results, ExoU inhibited the MUC1 expression in airway epithelial cells infected with PA103. However, PA103ΔexoU-infected cells showed activation of MUC1 expression in a JNK-dependent manner. These results were supported by the animal model, as lungs from PA103-infected mice exhibited lower Muc1 mRNA levels compared to PA103ΔexoU-infected mice. Interestingly, ExoU induced MUC1 nuclear translocation, which is involved in the regulation of the antioxidant and inflammatory responses. Cell treatment with an inhibitor of the MUC1-mediated intracellular signaling, GO-201, showed that MUC1 attenuates the intracellular levels of reactive oxygen species (ROS), regardless of ExoU. More importantly, GO-201 reduced the secretion of CXCL8 in PA103-infected cells, indicating that the nuclear translocation of MUC1 upregulates CXCL8 secretion. Concerning MUC5AC, 1 hour after infection, cells infected with PA103 showed higher levels of mRNA and lower levels of intracellular protein compared to those infected with the mutant strains. There was no significant difference in Muc5ac mRNA expression when mice infected by PA103 were compared to those infected by PA103ΔexoU. In conclusion, this study showed that ExoU inhibits MUC1 expression and promotes its nuclear translocation during infection by P. aeruginosa. Also, the nuclear translocation of MUC1, induced by ExoU, contributes to the activation of CXCL8 expression. Although ExoU has been able to modulate the MUC5AC expression in the in vitro assays, this result was not corroborated by the in vivo model.
Palavras-chave: Pseudomonas aeruginosa
ExoU
Mucins
MUC1
Pseudomonas aeruginosa
ExoU
Mucinas
MUC1
MUC5AC
Área(s) do CNPq: CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA::MICROBIOLOGIA MEDICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro Biomédico::Faculdade de Ciências Médicas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Citação: MONTEIRO, Alexandre Costa. Modulação da expressão de MUC1 e MUC5AC por ExoU de Pseudomonas aeruginosa. 2020. 92 f. Tese (Doutorado em Microbiologia) – Faculdade de Ciências Médicas, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18708
Data de defesa: 14-Dez-2020
Aparece nas coleções:Doutorado em Microbiologia

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