Analysis of the interaction between P. brasiliensis and macrophages via Notch-type receptors

A paracoccidioidomicose (PCM) é uma micose sistêmica de natureza profunda e granulomatosa, que afeta preferencialmente o tecido pulmonar causada pelo Paracoccidioides brasiliensis, um fungo que exibe dimorfismo térmico. O P. brasiliensis interage com células apresentadoras de antígenos (APCs), alterando suas principais funções biológicas. Entre as APCs, os macrófagos são células que desempenham um papel importante na indução e regulação da resposta imune e/ou inflamatória. São células do sistema fagocítico mononuclear que podem discriminar entre o que é próprio do organismo e os patógenos, através da expressão de receptores de reconhecimento padrão (PRR) que reconhecem padrões moleculares associados à patógenos (PAMPs), sendo células importantes no processo de fagocitose controlando o crescimento destes patógenos. Recentemente tem sido demonstrada a importância dos receptores Notch na regulação da atividade de macrófagos e do sistema imune. Os ligantes de Notch estão envolvidos nas locais inflamatórios de infecção devido ao aumento da expressão dos mesmos na superfície de células envolvidas neste processo. Considerando que a sinalização Notch pode estar envolvida na modulação da função de macrófagos, nós avaliamos se P. brasiliensis tem a capacidade de modular a ativação desta via e interferir na produção de citocinas pró-inflamatórias. Para isso, macrófagos J774, pré-estimulados com LPS ou não, foram interagidos com leveduras do fungo, seguido por análise de PCR em tempo real e citometria de fluxo, dosagem de citocinas e índice de fagocitose. Nossos dados revelaram que na presença do fungo existe aumento dos níveis de transcrição do receptor Notch 1 e diminuição da transcrição do ligante Delta 4 em macrófagos pré-estimulados com LPS. Entretanto, verificamos que o fungo sozinho não é capaz de induzir a transcrição de NF-κB, nem na presença do LPS, mas quando os macrófagos são estimulados com LPS e sofrem inibição da via de Notch existe aumento dos níveis de transcritos após interação com o fungo, sugerindo que esse fator é ativado na ausência de Notch. Nesse contexto de inibição de Notch, evidenciamos que a fagocitose de leveduras do fungo por macrófagos tornou-se mais eficiente, visto que houve aumento do índice de fagocitose na ausência de Notch. Foi possível verificar que o fungo tem a capacidade de promover a produção de IL-6 via TLR-Notch, fazendo-nos supor que essa citocina seja importante para o estabelecimento da doença ao ser benéfica para o fungo e prejudicar o hospedeiro. E concomitantemente ao aumento de IL-6 existe diminuição da produção de TNF-α. Com base nesses resultados, podemos sugerir que o P. brasiliensis utiliza a via de sinalização Notch como um mecanismo de escape. A interação entre as leveduras do fungo e os macrófagos promove a ativação dessa via, através do receptor Notch 1, induzindo maior produção de IL-6, citocina importante para o crescimento do fungo no hospedeiro, conjuntamente com a diminuição de TNF-α prejudicando a atividade fungicida dos macrófagos.Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic mycosis and deep granulomatous in nature, which affects mainly the lung tissue caused by Paracoccidioides brasiliensis, a fungus that exhibits thermal dimorphism. The P. brasiliensis interacts with antigen presenting cells (APCs), changing its main biological functions. Among the APCs, macrophages are cells that play an important role in the induction and regulation of the immune response and/or inflammatory response. They are cells of the mononuclear phagocytic system that can discriminate between what is characteristic of the organisms and pathogens, by expression of pattern recognition receptors (PRR) that recognizes the pathogen-associated molecular pattern (PAMPs), and are considered cells important in phagocytosis for controlling the growth of these pathogens. It has been recently demonstrated the importance of the Notch receptor in regulating the activity of macrophages and of the immune system. The ligands of Notch are involved in inflammatory sites of infection because there are increased expression of these ligands on cell surface involved in this process. Whereas the Notch signaling may be involved in modulating macrophage function, we evaluated whether P. brasiliensis has the ability to modulate the activation of this pathway and interfere with the production of pro-inflammatory cytokines. For this, J774 macrophages, pre-stimulated with LPS or not, are interacted with yeast fungus, followed by Real Time PCR analysis and flow cytometry, cytokine and phagocytosis index. Our data showed that the presence of the fungus exists increased levels of transcription of the Notch 1 receptor, and a decrease in ligand Delta 4 transcription on macrophages pre-stimulated with LPS. However, we found that the fungus itself is not able to induce transcription NF-κB, even in the presence of LPS, but when macrophages are stimulated with LPS and suffer inhibition of the Notch signaling, exists increased levels of transcripts after interaction with the fungus, suggesting that this factor is activated in the absence of Notch. Within the context of inhibition of Notch, we found that phagocytosis of yeasts by macrophages become more efficient, since the increased rate of phagocytosis in the absence of Notch. It was verified that the fungus has the ability to promote the production of IL-6 via TLR-Notch, making us suppose that this cytokine is important for the establishment of the disease to be beneficial for the fungus and damage the host. And concurrently with increased IL-6 there is decreased production of TNF-α. Based on these results, we suggest that P. brasiliensis uses the Notch signaling pathway as an escape mechanism. The interaction between the yeasts with macrophages promotes the activation of this pathway, by means of a Notch 1 receptor, inducing increased production of IL-6 cytokine important for the growth of fungus on host, together with a reduction of TNF-α, contributing with a damaging fungicidal activity of macrophages