Functional profile of CD4+ T cells from patients with neuromyelitis optica: study focused on the role of microbial antigens and toll-like receptors

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T15:14:02Z No. of bitstreams: 1 TESE_FINA_PUBLICADA_Priscila_de_Oliveira_Barros.pdf: 11739831 bytes, checksum: ece1bbcd990c72bbfb009438c2f2bdf2 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-07T15:14:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_FINA_PUBLICADA_Priscila_de_Oliveira_Barros.pdf: 11739831 bytes, checksum: ece1bbcd990c72bbfb009438c2f2bdf2 (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Neuromyelitis optica spectrum diseases (NMOSD) is a group of inflammatory, idiopathic, autoimmune diseases that affect the central nervous system and, differently from multiple sclerosis, are mainly characterized by episodes of optic neuritis and/or extensive acute transverse myelitis. Despite genetic susceptibility, development and severity of NMOSD are influenced by environmental factors, like microbial molecules, that can impact the functional behavior of the T cells phenotype mainly implicated in NMOSD, the Th17 phenotype. In this context, the objective of the present thesis is to analyze functional aspects of CD4+ T cells from NMOSD patients, in remission, following in vitro activation with polyclonal and microbial stimulation and determine the Toll-like receptors (TLRs) expression pattern on these cells. In our first paper, the results showed a high immune reactivity of Th17 cells in response to E. coli, characterized by enhanced production of IL-17 and IL-6,. Interestingly, levels of these cytokines were directly associated to the disease severity, determined by the Expanded Disability Status Scale (EDSS) scores, and to IL-6 and IL-23 production in monocytes cultures when activated with lipopolysaccharide (LPS) from E. coli. The role of IL-6 as a cytokine involved in the pathogenesis of NMOSD was suggested in our second paper, in which the inhibition of the IL-6 receptor (IL-6R) signaling reduced the Th17-related cytokine production, enhanced IL-10 production and the ability of the corticoid in controlling the activation of these cells in vitro. As higher levels of LPS were detected in plasma from NMOSD patients, and they were positively correlated with EDSS scores, our last objective was to evaluate TLR expression on CD4+ T cells derived from patients. Our results showed an enhanced percentage of CD4+ T cells expressing TLR2, 4 and 9 when compared to healthy subjects. A more detailed phenotypical characterization demonstrated that a percentage of cells capable of producing, simultaneously, IL-17 and IL-6, was consistently associated to plasmatic levels of sCD14 and to NMOSD severity. On the other hand, IL-10-secreting Th17 TLR+ cells correlated inversely to the sCD14 levels and to EDSS scores. Taken together, our results suggest microbial products can effectively influence NMOSD prognosis by favoring the proportion of different TLR-expressing Th17 subtypes. This type of investigation needs to be conducted in a higher number of patients because, if confirmed, these data can help in the development of new therapies for NMOSD. As Doenças do Espectro da Neuromielite Óptica (NMOSD, do inglês neuromyelitis optica spectrum disorders ) são um conjunto de doenças autoimunes, inflamatórias, idiopáticas, do sistema nervoso central que, diferente da Esclerose Múltipla, cursam principalmente com episódios de neurite óptica e/ou mielite aguda. Apesar da suscetibilidade genética, o desenvolvimento e gravidade da NMOSD são influenciados por fatores ambientais, como produtos microbianos, que podem impactar o comportamento funcional das células T mais implicadas na NMOSD, o fenótipo Th17. Nesse sentido, o objetivo da presente tese foi analisar aspectos funcionais de células T CD4+ de pacientes com NMOSD em remissão, através da ativação in vitro com estímulos policlonais e microbianos, assim como determinar o padrão de expressão de receptores do tipo Toll (TLR) nessas células. Em nosso primeiro artigo, os resultados demonstraram uma alta resposta das células Th17 à E. coli, caracterizada pela produção de altos níveis de IL-17 e IL-6 nos pacientes. De forma interessante, os níveis dessas citocinas foram diretamente associados à gravidade da doença, determinada pela escala expandida do estado de incapacidade (EDSS), do inglês Expanded Disability Status Scale ), e à produção de IL-6 e IL-23 por monócitos ativados pelo lipopolissacarídeo (LPS) de E. coli. O papel da IL-6 como citocina envolvida na patogênese da NMOSD foi sugerido em nosso segundo artigo que mostrou que a inibição da sinalização via receptor da IL-6 reduziu a produção das citocinas relacionadas ao fenótipo Th17, aumentou a produção de IL-10 e a capacidade do corticoide em controlar a ativação dessas células in vitro. Como elevados níveis de LPS foram detectados nos plasmas dos pacientes com NMOSD, e estes foram positivamente correlacionados com a escala do EDSS, nosso último objetivo, foi avaliar a expressão de TLR nas células T CD4+ desses pacientes. Nossos resultados, demonstraram elevada percentagem de células T CD4+ expressando TLR2, 4 e 9 nos pacientes, quando comparado a indivíduos saudáveis. Ademais, a percentagem de células capazes de produzir simultaneamente IL-17 e IL-6 foi associada aos níveis plasmáticos de CD14 solúvel (sCD14) e à gravidade da NMOSD. Por outro lado, células Th17 TLR+ secretoras de IL-10 correlacionaram inversamente com os níveis de sCD14 e com o EDSS. Em conjunto, nossos resultados sugerem que produtos microbianos podem influenciar o prognóstico da NMOSD por favorecer diferentes subtipos de células Th17 TLR-positivas. Esse tipo de investigação precisa ser conduzido em um número maior de pacientes, pois, se confirmado, esses dados podem ajudar no desenho de novas terapias para a NMOSD.