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Publicação
BALTing the lung immune response
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Orientador(es)
Resumo(s)
Tertiary Lymphoid Structures (TLS) are aggregates of immune cells in non-lymphoid tissue. Located in several organs, they drive immune responses against infections, cancer, and autoimmune diseases. TLS in the lungs, called bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) is an ectopic lymphoid structure induced upon infection. In mice, the formation of BALT has been associated with an improved immune response and viral infection control. BALT structurally resembles secondary lymphoid organs (SLO) structures, where the immune response is generated, within a follicle of B cells surrounded by T cells, called the germinal centers (GC). T follicular helper cells (TFH) is one of the main T cell subsets found in BALT. They have the capacity to help B cells generate high-affinity antibodies. The ability to use and manipulate BALT to enhance immune responses presents possibilities for more effective vaccination strategies.
In order to manipulate BALT in the lungs, our aim is to understand how to elicit an effective immune response from this structure. To test this hypothesis, we used three models of infection, the virus Influenza X31 (Type 1), the helminth Nippostrongyllus brasiliensis (Type 2), and the fungi Aspergillus fumigatus (Type 3). Next, we examined BALT formation across various infection types. We hypothesize that BALT formation in the lungs involves the recruitment of TFH cells and that the lung's CD4 helper cell compartment exhibits corresponding polarization to the infection type.
To address this research question, we developed a new infection protocol and used spectral cytometry to study the formation of BALT. After infecting with Influenza X31 and Aspergillus fumigatus, we observed TFH and GC B cells, which together could be used as a proxy for BALT formation. We visually confirmed these findings with histopathological analysis using H&E staining and immunohistochemistry (IHC). We observed structures in the Aspergillus-infected lungs that are presumptive of BALT formation. In the case of Nippostrongylus infection, mainly in the mediastinal lymph nodes, which are known for draining the lung, we also observed an increase in the cell types associated with BALT presence, supporting the idea that TLS can form in the lungs following infection.
Further experiments are necessary to strengthen our findings. In addition, we aim to explore the impact of BALT on the lung microbiome following these three types of infections. These next steps will help us better understand the role of BALT in lung infections and may provide new insights for treating respiratory diseases.
As estruturas linfóides terciárias (TLS1) são agregados de células imunitárias em tecido não linfóide. Localizadas em vários órgãos, conduzem a respostas imunitárias contra infeções, tumores e doenças auto-imunes. As TLS nos pulmões - denominadas tecidos linfóides associados aos brônquios (BALT) - são estruturas linfóides ectópicas induzidas por uma infeção. Na experiência efetuada com ratinhos, a formação de BALT foi associada a uma melhor resposta imunitária e ao controlo de infecções virais. O BALT assemelham-se estruturalmente aos órgãos linfóides secundários (SLO), onde é gerada a resposta imunitária, dentro de um folículo de linfócitos B rodeado de linfócitos T. Um dos principais subconjuntos de células T presentes no BALT são as células T foliculares de ajuda (TFH), que desempenham o papel de apoiar na ativação e diferenciação dos linfócitos B a produzir anticorpos de elevada afinidade. A capacidade de utilizar e manipular o BALT, de forma a melhorar as respostas imunitárias, apresenta possibilidades de estratégias de vacinação mais eficazes. A manipulação do BALT nos pulmões tem como objetivo permitir compreender como se pode obter uma resposta imunitária eficaz a partir daquelas estruturas. Para testar essa hipótese, recorreu-se a três modelos de infeção: o vírus Influenza X31 (Tipo 1), o parasita Nippostrongyllus brasiliensis (Tipo 2) e o fungo Aspergillus fumigatus (Tipo 3). Em seguida, foi examinada a formação de BALT em vários tipos de infeção. A hipótese do presente trabalho assenta no facto de que a formação de BALT nos pulmões envolve o recrutamento de células TFH e que o compartimento de células T CD4+ efetoras do pulmão apresenta uma polarização correspondente ao tipo de infeção. Para responder a esta questão de investigação, foi desenvolvido um novo protocolo de infeção, utilizando a citometria de fluxo espetral, com vista a estudar a formação de BALT. Após a infeção com Influenza X31 e Aspergillus fumigatus, observou-se recrutamento de células TFH e de células B do centro germinativo (GC), que, em conjunto, podem ser utilizadas como indicador da formação de BALT. Confirmaram--se visualmente estes resultados com análise histopatológica, utilizando coloração H&E e imunohistoquímica (IHC). Foram observadas estruturas nos pulmões infetados com Aspergillus, o que é indicativo da formação de BALT. No caso da infeção por Nippostrongylus, principalmente nos gânglios linfáticos mediastínicos, que são conhecidos por drenar os pulmões, também se observou um aumento dos tipos de células associadas aos BALT, corroborando a ideia de que os TLS podem formar-se nos pulmões após a infeção. De notar que são necessárias mais experiências para reforçar estes resultados. Adicionalmente iremos estudar o impacto do BALT no microbioma dos pulmões após estas infeções. Nesse sentido, estamos convictos que os próximos passos vão permitir compreender melhor o papel das BALT nas infeções pulmonares e que, nessa perspetiva, podem vir a fornecer novos conhecimentos para o tratamento de doenças.
As estruturas linfóides terciárias (TLS1) são agregados de células imunitárias em tecido não linfóide. Localizadas em vários órgãos, conduzem a respostas imunitárias contra infeções, tumores e doenças auto-imunes. As TLS nos pulmões - denominadas tecidos linfóides associados aos brônquios (BALT) - são estruturas linfóides ectópicas induzidas por uma infeção. Na experiência efetuada com ratinhos, a formação de BALT foi associada a uma melhor resposta imunitária e ao controlo de infecções virais. O BALT assemelham-se estruturalmente aos órgãos linfóides secundários (SLO), onde é gerada a resposta imunitária, dentro de um folículo de linfócitos B rodeado de linfócitos T. Um dos principais subconjuntos de células T presentes no BALT são as células T foliculares de ajuda (TFH), que desempenham o papel de apoiar na ativação e diferenciação dos linfócitos B a produzir anticorpos de elevada afinidade. A capacidade de utilizar e manipular o BALT, de forma a melhorar as respostas imunitárias, apresenta possibilidades de estratégias de vacinação mais eficazes. A manipulação do BALT nos pulmões tem como objetivo permitir compreender como se pode obter uma resposta imunitária eficaz a partir daquelas estruturas. Para testar essa hipótese, recorreu-se a três modelos de infeção: o vírus Influenza X31 (Tipo 1), o parasita Nippostrongyllus brasiliensis (Tipo 2) e o fungo Aspergillus fumigatus (Tipo 3). Em seguida, foi examinada a formação de BALT em vários tipos de infeção. A hipótese do presente trabalho assenta no facto de que a formação de BALT nos pulmões envolve o recrutamento de células TFH e que o compartimento de células T CD4+ efetoras do pulmão apresenta uma polarização correspondente ao tipo de infeção. Para responder a esta questão de investigação, foi desenvolvido um novo protocolo de infeção, utilizando a citometria de fluxo espetral, com vista a estudar a formação de BALT. Após a infeção com Influenza X31 e Aspergillus fumigatus, observou-se recrutamento de células TFH e de células B do centro germinativo (GC), que, em conjunto, podem ser utilizadas como indicador da formação de BALT. Confirmaram--se visualmente estes resultados com análise histopatológica, utilizando coloração H&E e imunohistoquímica (IHC). Foram observadas estruturas nos pulmões infetados com Aspergillus, o que é indicativo da formação de BALT. No caso da infeção por Nippostrongylus, principalmente nos gânglios linfáticos mediastínicos, que são conhecidos por drenar os pulmões, também se observou um aumento dos tipos de células associadas aos BALT, corroborando a ideia de que os TLS podem formar-se nos pulmões após a infeção. De notar que são necessárias mais experiências para reforçar estes resultados. Adicionalmente iremos estudar o impacto do BALT no microbioma dos pulmões após estas infeções. Nesse sentido, estamos convictos que os próximos passos vão permitir compreender melhor o papel das BALT nas infeções pulmonares e que, nessa perspetiva, podem vir a fornecer novos conhecimentos para o tratamento de doenças.
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Palavras-chave
BALTing Lung lmmune Response