Role of TOLL-like receptor 9 (TLR9) in the control of Leishmania infantum experimental infection

A leishmaniose visceral (LV) é uma doença crônica e potencialmente fatal causada, no Brasil, pelo protozoário Leishmania infantum. A resistência à LV é relacionada ao desenvolvimento de uma resposta imune celular eficiente. Para isso, células dendríticas (DCs) reconhecem produtos antigênicos do parasito, através dos Toll-like Receptors (TLRs), e, após ativação, produzem fatores, que irão orquestrar o recrutamento celular e desenvolvimento da resposta imune protetora. Dentre os vários TLRs, tem sido demonstrado que o TLR9 está relacionado com a resistência à infecção em modelo de leishmaniose cutânea. No presente estudo, nosso objetivo foi determinar o papel do TLR9 durante a infecção por L. infantum. Nossos resultados demonstram que a expressão de TLR9 é modulada positivamente durante a infecção in vivo e in vitro pela L. infantum. O TLR9 é essencial para o controle da infecção contra L. infantum, uma vez que camundongos TLR9-/- são mais susceptíveis à infecção, apresentando maior número de parasitos no baço e fígado na 4ª e 6ª semana pós-infecção. A fenotipagem de leucócitos presente no baço demonstrou que camundongos TLR9-/- possuem menor número de neutrófilos. De maneira semelhante, a análise imuno-histoquímica mostrou uma reduzida marcação de células 7/4+ (específica para neutrófilos) no fígado de animais TLR9-/-. A falha na migração de neutrófilos observada em animais TLR9-/- não está associada a uma incapacidade de ativação dos polimorfonucleares, mas sim a deficiências na produção de fatores quimiotáticos, como CXCL1 (KC) e CXCL2 (MIP-2) nos órgãos-alvo. Investigando o mecanismo de ação, as células dendríticas oriundas de animais TLR9-/- falham em seu processo de ativação frente à infecção in vitro e in vivo com L. infantum, apresentando um fenótipo semi-maduro, com redução de expressão de MHC-II e moléculas coestimuladoras. Interessante que essas células apresentaram deficiência na produção de mediadores quimiotáticos de neutrófilos como KC e MIP-2, e consequentemente, induzindo o menor recrutamento de neutrófilos in vitro. Em conjunto, nossos resultados demonstram que o TLR9 é essencial para o controle da infecção por L. infantum, através de um mecanismo dependente do recrutamento de neutrófilos para o sítio inflamatório mediado pela ativação apropriada de fatores quimiotáticos de neutrófilos pelas DCs.Visceral leishmaniasis (VL) is a chronic and potentially fatal disease caused by protozoan Leishmania infantum, in Brazil. The resistance against VL is related to the development of cellular immune response. During infection, the dendritic cells (DCs) recognize antigenic products through Toll-like Receptors (TLRs) and then orchestrate the cellular recruitment and immune response development. Among several TLRs, it has been showed that TLR9 is related to resistance to cutaneous leishmaniasis. In the present study, our aim was to determinate the role of TLR9 during L. infantum infection. Our results demonstrated that TLR9 is up regulated during in vitro and in vivo L. infantum infection. TLR9 is critical for protective immunity against L. infantum, since TLR9-/- mice infected were more susceptible to infection, displaying high amounts of parasites in spleen and liver, at 4th and 6th weeks post-infection. Phenotyping the leukocytes into the spleen, TLR9-/- mice presented reduced neutrophils when compared to WT. Likewise, imunohistochemistry analyses showed the reduced of 7/4+ cells (specific to neutrophils) staining into the TLR-9-/- liver. The failure of neutrophil migration is not associated to their stage of activation impaired, but due the reduced levels of CXCL1 (KC) and CXCL2 (MIP-2) (neutrophil chemoatracttant) produced into into the spleen cells culture from infected TLR9-/-. Furthermore, DCs from TLR9-/- presented a semi-mature stage during in vitro and in vivo L. infantum infection, showing reduced expression of MHC-II and co-stimulatory molecule. Interestingly, the ability of DC to produce the neutrophil chemotact mediators (KC and MIP-2) was completely reduced by that derived from TLR9-/- mice, affecting neutrophil migration into Boyden chamber. Altogether, we demonstrated that TLR9 presents a critical role in the protective response against L.infantu through the mechanism dependent of crosstalk between neutrophil recruitment and DC activation