Pesquisadores elucidam o processo de infecção do patógeno bacteriano Clostridium difficile

Cientistas do VIB-UGent Center for Inflammation Research identificaram os mecanismos pelos quais o patógeno bacteriano Clostridium difficile mata as células epiteliais intestinais (IECs), destruindo assim a barreira protetora da mucosa do trato intestinal. Os pesquisadores demonstram a relevância fisiológica desse processo durante a infecção e publicaram suas descobertas na Nature Communications.

p O patógeno bacteriano Gram-positivo C. difficile é uma importante infecção associada aos cuidados de saúde que pode causar colite pseudomembranosa em pacientes após tratamento com antibióticos, e o principal contribuinte de mortes associadas a gastroenterite nos EUA e na Europa. A bactéria produz duas toxinas secretadas que induzem uma resposta citotóxica nas células epiteliais intestinais (IECs) que formam a barreira protetora da mucosa do trato intestinal. Contudo, os mecanismos subjacentes desta interação patógeno-hospedeiro não eram claros, e não se sabia se esta resposta citotóxica desempenhava um papel protetor ou prejudicial para o hospedeiro.

p Os cientistas do VIB-UGent usaram uma combinação de sistemas de mini-intestino de última geração que foram cultivados ex vivo a partir de células-tronco epiteliais intestinais isoladas. Eles combinaram os resultados dos estudos nestes sistemas organoides de cultura ex vivo dentro de estudos de infecção vivo em camundongos transgênicos nos quais genes-chave do hospedeiro foram especificamente deletados na camada epitelial intestinal, enquanto deixavam a expressão em outros tecidos intactos. Isso permitiu que dissecassem os mecanismos subjacentes às interações moleculares de C. difficile com a barreira intestinal do hospedeiro e para estabelecer como este processo contribui para a patogênese.
Era sabido que C. difficile as exotoxinas induzem um tipo inflamatório de morte celular denominado piroptose nas células do sistema imunológico, por meio da ativação do inflamassoma da pirina. Contudo, C. difficile visa principalmente IECs durante a infecção, mas como esse tipo de célula é morto por C. difficile toxinas não está claro. O primeiro autor, Dr. Pedro Saavedra (VIB-UGent) explica:“Excluindo sistematicamente genes-chave envolvidos em processos de morte celular em IECs, nosso trabalho esclarece que - ao contrário das células mieloides que sofrem piroptose - C. difficile exotoxinas induzem apoptose em IECs. Seguindo esta observação basal, ficamos com duas questões principais:como as mesmas toxinas mediam modos distintos de morte celular em um contexto dependente do tipo de célula, e qual é o impacto fisiológico da apoptose de IEC durante a infecção? ”. Seguindo essas questões, os cientistas descobriram que Pyrin, um sensor imunológico chave que desencadeia a indução rápida de piroptose em células mieloides após C. difficile infecção, não é expresso em IECs, priorizando assim o processo de apoptose mais lento como a resposta de morte celular padrão em IEC.

p “Para responder à questão de quão relevante é a apoptose durante a infecção, nossa colaboração com o grupo do Prof. Peter Vandenabeele (VIB-UGent), que gerou camundongos deficientes em apoptose especificamente em IECs, foi crucial ”, diz o Dr. Saavedra. “Estudos de infecção in vivo revelaram que a apoptose IEC protege o hospedeiro contra C. difficile infecção. Este resultado foi inicialmente muito surpreendente para nós, como esperávamos que prevenir a morte celular protegeria o hospedeiro do resultado prejudicial de dano ao epitélio intestinal. Embora nossos resultados demonstrem inequivocamente que o epitélio intestinal sofre apoptose, uma resposta defensiva ao C. difficile infecção ou exposição às exotoxinas, ainda há grandes questões em aberto. Ao lidar e compreender esses processos básicos, a equipe espera abrir caminho para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas que visem amplamente patógenos gastrointestinais, como C. difficile melhorando as respostas defensivas do hospedeiro. ”

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