Impact of IL-10 and SIRT2 in the protective immune response to Mycobacterium tuberculosis and Listeria monocytogenes infections

Abstract

The host immune system needs to respond to the pathogens with adequate intensity and duration to control and eradicate the infection, without compromise the host homeostasis. In this respect, several mechanisms are involved in the control and regulation of the immune response to prevent an exaggerated immune response to pathogens. Here, we focused on two key molecules and addressed their impact in the control of the intracellular pathogens Mycobacterium tuberculosis and Listeria monocytogenes: interleukin (IL)-10, an important antiinflammatory cytokine; and sirtuin2 (SIRT2), a histone deacetylase with important antiinflammatory properties poorly explored during infection. To address the role of IL-10 during different phases of the infection, we used the pMT-10 mice model, which over-expression of IL-10 is under the control of a zinc-inducible promoter. We show that IL-10 over-expression during early and chronic phase of immune response to M. tuberculosis did not significantly impact the immune response. When IL-10 was over-expressed during the period corresponding to T cell priming, the immune response was altered but without consequences in the control of infection. Specifically, we observe an increase in interferon-y- producing CD4 T cells and a decrease in IL-17-producing CD4 T cells. The myeloid response was also altered, with DC expressing low MHC class II and, surprisingly, inflammatory monocytes expressing more MHC class II. On the other hand, in L. monocytogenes infection high levels of IL- 10 increased susceptibility to infection. In sheer contrast with M. tuberculosis infection, the susceptibility of pMT-10 mice to L. monocytogenes was associated with a significant decrease in number and activation of inflammatory monocytes in the spleen. In what regards SIRT2, we observed that this deacetylase did not significantly impact the inflammatory response of macrophages in vitro or in vivo the control of M. tuberculosis in the lung. Interestingly however, we found higher bacterial burdens in the liver of SIRT2 deficient mice, suggesting that this deacetylase may have an important impact in the dissemination of mycobacteria. Understanding the temporal and site-specific impact of immunomodulatory pathways during infection will be a significant step towards understanding the dynamics between the pathogen and host immune response. This will have an important impact in the development of more rational therapeutic approaches.

A intensidade e duração da resposta imune são essenciais para garantir o controlo de agentes infeciosos sem comprometer a homeostasia do hospedeiro. Diferentes mecanismos, cujo papel é a regulação da intensidade da resposta imune, foram já identificados como sendo importantes para prevenir respostas exageradas do hospedeiro. Nesta tese, estudamos o papel de duas moléculas, a interleucina-10 (IL-10) e a sirtuina 2 (SIRT2), uma citocina e uma histona deacetilase com importantes propriedades imunossupressoras e anti-inflamatórias, na infeção por Mycobacterium tuberculosis e por Listeria monocytogenes. Para avaliar o papel da IL-10 durante as diferentes fases da infeção por M. tuberculosis, utilizamos ratinhos transgénicos (pMT-10) que sobre-expressam IL-10 sobre controlo de um promotor induzido por zinco. A sobre-expressão de IL-10 durante as fases inata e crónica da resposta imune não influenciou a capacidade dos ratinhos para controlar a infeção por M. tuberculosis, enquanto que a sobre-expressão da IL-10 no período de tempo correspondente à ativação das células T levou a alterações da resposta imune do hospedeiro, sem alterar o controlo da infeção. Nesta fase da infeção, após a indução de níveis elevados de IL-10, observouse um aumento nas células CD4 produtoras de interferão (IFN)-y e uma diminuição das células CD4 produtoras de IL-17, nos pulmões. A indução de níveis elevados de IL-10 também influenciou a ativação das células mieloides, observando-se uma menor expressão de MHC-II pelas células dendríticas mas curiosamente uma maior expressão de MHC-II pelos monócitos inflamatórios. Por outro lado, na infeção por L. monocytogenes, a indução de níveis elevados de IL-10 aumentou a suscetibilidade dos ratinhos pMT-10 à infeção, que poderá estar relacionado com a diminuição do número de monócitos inflamatórios e da sua menor ativação no baço. Relativamente ao papel da SIRT2, observamos que a ausência deste mediador nas células mieloides não influenciou a resposta dos macrófagos nem o controlo da infeção in vitro por M. tuberculosis. Curiosamente, in vivo observamos um aumento da carga bacteriana no fígado, o que sugere que esta deacetilase pode ter um papel importante na disseminação desta micobactéria. A compreensão das vias imunomoduladoras durante a infeção será um passo importante para a compreensão da dinâmica entre o agente patogénico e a resposta imune do hospedeiro. Isto poderá ter um impacto importante no desenvolvimento de abordagens terapêuticas mais racionais.