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Tipo do documento: Tese
Título: Modulação da expressão da beta-defensina humana 2 (hBD-2) por ExoU durante a infecção de células epiteliais respiratórias por Pseudomonas aeruginosa
Título(s) alternativo(s): Modulation of human beta-defensin 2 (hBD-2) expression by ExoU during Pseudomonas aeruginosa infection of respiratory epithelial cells
Autor: Santos, Sabrina Alves Oliveira Lima 
Primeiro orientador: Saliba, Alessandra Mattos
Primeiro membro da banca: Guaraldi, Ana Luiza de Mattos
Segundo membro da banca: Manfro, Wânia Ferraz Pereira
Terceiro membro da banca: Sabbadini, Priscila Soares
Quarto membro da banca: Silva, Maurício Costa Alves da
Resumo: Durante a infecção por Pseudomonas aeruginosa, fatores de virulência bacterianos podem subverter vias de sinalização intracelular, levando à modulação de genes envolvidos na resposta ao patógeno, a fim de favorecer a persistência do micro-organismo e o sucesso do processo infeccioso. ExoU é uma potente citotoxina de P. aeruginosa que está associada a lesões pulmonares graves e a infecções invasivas em pacientes hospitalizados. Entre os mecanismos de defesa inata presentes nos pulmões, a beta-defensina humana 2 (hBD-2), um peptídeo antimicrobiano secretado em diversos epitélios em resposta a produtos microbianos e citocinas pró-inflamatórias, é uma das principais moléculas efetoras da resposta a P. aeruginosa, tanto por seu potencial citotóxico para esta bactéria como pela sua capacidade de estimular a resposta inflamatória. O presente estudo teve como objetivo investigar o efeito de ExoU na modulação da expressão de hBD-2, assim como as vias regulatórias envolvidas nesse fenômeno. Os resultados mostraram que a expressão de hBD-2 foi significativamente menor nas culturas de células epiteliais respiratórias da linhagem A549 infectadas por 30 horas com a cepa parental produtora de ExoU, PA103, do que nas culturas infectadas pela mutante PA103ΔexoU, indicando que ExoU foi capaz de inibir a expressão de hBD-2. O tratamento com o inibidor de JNK, SP600125, diminuiu a expressão de hBD-2 tanto nas culturas infectadas pela cepa parental como nas culturas infectadas pela cepa mutante. Já o bloqueio da sinalização via IL-1β com anticorpo neutralizante, assim como o tratamento com inibidor de p38 MAPK (SB203580) ou de NF-κB (wedelolactona), reduziu significativamente os níveis de mRNA de hBD-2 apenas nas culturas infectadas pela cepa mutante, sugerindo que ExoU inibe estas vias e/ou regula outros mecanismos que impedem a ativação transcricional de hBD-2. sSabe-se que mecanismos epigenéticos participam da regulação da ativação transcricional de cada gene alvo. No presente estudo, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de histona desacetilases (HDAC), tricostratina A (TSA), bloqueou a inibição da expressão de hBD-2 por ExoU, indicando que esse fator de virulência é capaz de promover modificações na cromatina que resultam na inibição da expressão de genes hospedeiros. As vias de AKT e de MEK/ERK não participaram da regulação da expressão de hBD-2 em resposta à infecção pelas cepas de P. aeruginosa. Em conjunto, nossos resultados sugerem que a secreção de ExoU por P. aeruginosa é capaz de manipular as vias de sinalização celular que envolvem IL-1β, JNK e p38 MAPK, os fatores transcricionais NF-κB e AP-1, e as enzimas HDAC de modificação de cromatina, para inibir a síntese de hBD-2 em resposta à infecção.
Abstract: During Pseudomonas aeruginosa infection, bacterial virulence factors can subvert intracellular signaling pathways, leading to the modulation of genes involved in the response to the pathogen, in order to favor the microorganism's persistence and the success of the infectious process. ExoU is a potent P. aeruginosa cytotoxin that is associated with severe lung injury and invasive infections in hospitalized patients. Among the innate defense mechanisms present in the lungs, human beta-defensin 2 (hBD-2), an antimicrobial peptide secreted in several epithelia in response to microbial products and pro-inflammatory cytokines, is one of the main effector molecules of the response to P. aeruginosa, both by its cytotoxic potential against this bacterium and by its ability to stimulate inflammation. The present study aimed to investigate the effect of ExoU in modulating hBD-2 expression, as well as the regulatory pathways involved in this phenomenon. The results showed that hBD-2 expression was significantly lower in cultures of respiratory epithelial cells of the A549 lineage infected for 30 hours with the ExoU-producing parental strain, PA103, than in cultures infected with the PA103ΔexoU mutant, indicating that ExoU was capable to inhibit hBD-2 expression. Treatment with the JNK inhibitor, SP600125, decreased hBD-2 expression both in cultures infected by the parental strain and in cultures infected by the mutant strain. Blocking IL-1β signaling with a neutralizing antibody, as well as the treatment with a p38 MAPK (SB203580) or a NF-κB (wedelolactone) inhibitor, significantly reduced hBD-2 mRNA levels only in cultures infected by the mutant strain, suggesting that ExoU inhibits these pathways and/or regulates other mechanisms that prevent transcriptional activation of hBD-2. It is known that epigenetic mechanisms participate in the regulation of transcriptional activation of each target gene. In the present study, the treatment of cell cultures with a histone deacetylase (HDAC) inhibitor, trichostratin A (TSA), blocked the inhibition of hBD-2 expression by ExoU, indicating that this virulence factor is able to promote changes in chromatin that result in inhibition of host gene expression. The AKT and MEK/ERK pathways did not participate in the regulation of hBD-2 expression in response to infection by the P. aeruginosa strains. Together, our results suggest that ExoU secretion by P. aeruginosa is able to manipulate the cell signaling pathways involving IL-1β, JNK and p38 MAPK, the transcription factors NF-κB and AP-1, and the HDAC enzymes of chromatin modification to inhibit hBD-2 synthesis in response to infection.
Palavras-chave: Pseudomonas aeruginosa
ExoU
hBD-2
MAPK
IL-1β
Inflamação
Epigenética
Inflammation
Epigenetic
Células epiteliais
Toxinas bacterianas
Beta-Defensinas
Epigenômica
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: SANTOS, Sabrina Alves Oliveira Lima. Modulação da expressão da beta-defensina humana 2 (hBD-2) por ExoU durante a infecção de células epiteliais respiratórias por Pseudomonas aeruginosa. 2021. 89 f. Tese (Doutorado em Microbiologia). Faculdade de Ciências Médicas, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23004
Data de defesa: 29-Nov-2021
Aparece nas coleções:Doutorado em Microbiologia



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