Rol de SLAMF1 en la función de los macrófagos : SLAMF1 ¿un nuevo sensor microbiológico en las infecciones bacterianas?

Abstract

La Tuberculosis se remonta a tiempos ancestrales, pero no constituye un problema del pasado. Cada año, millones de personas contraen la infección y mueren de Tuberculosis. Luego de la inhalación de microgotas con núcleos infecciosos, Mycobacterium tuberculosis accede a los pulmones donde puede manipular el sistema inmunológico y sobrevivir dentro de los macrófagos del hospedador, dando lugar al establecimiento de una infección persistente. La BCG es la única vacuna actualmente disponible, pero es de eficacia variable especialmente en regiones endémicas y sólo protege contra ciertos tipos de Tuberculosis infantil. La infección causada por Clostridioides difficile (CDI) es la causa más común de diarrea infecciosa nosocomial y generalmente se desarrolla luego del uso de antibióticos que provocan disbiosis de la microbiota intestinal. Recientemente ha habido un aumento progresivo en la incidencia, severidad y complicaciones de CDI a nivel mundial. Más aun, en los últimos años, han incrementado los reportes de casos adquiridos en la comunidad y con potencial zoonótico. Paradójicamente, el tratamiento para la CDI consiste en administrar antibióticos, lo cual podría generar nuevos nichos para la bacteria. La molécula linfocitaria activadora de señales (SLAM, SLAMF1 o CD150) es un receptor transmembrana que se expresa en la mayoría de las células hematopoyéticas. Es también un autoligando cuya función clásica es la de actuar como molécula coestimulatoria, pero también puede reconocer e internalizar bacterias Gram negativas y regular las funciones relacionadas al fagosoma en los macrófagos. En Tuberculosis, SLAMF1 promueve respuestas protectivas de tipo Th1. En la CDI, su función aún permanece desconocida, pero ha demostrado tener implicancias en patologías intestinales. En este trabajo, estudiamos el papel de SLAMF1 en las funciones de los macrófagos en estas dos infecciones caracterizadas por una fuerte respuesta proinflamatoria. Nuestros resultados muestran que tanto la estimulación con M. tuberculosis como IFN- induce la expresión de SLAMF1 en macrófagos de dadores sanos y células THP-1. La coestimulación a través de SLAMF1 con un anticuerpo agonista resultó en una internalización incrementada de M. tuberculosis por parte de los macrófagos. Curiosamente, encontramos que SLAMF1 interactúa con M. tuberculosis y que colocaliza con la bacteria en el interior celular y con marcadores de endosomas tempranos y tardíos / lisosomas (EEA1 y LAMP2). Estos resultados sugieren que SLAMF1 reconoce M. tuberculosis y participa en el proceso de maduración endolisosomal. Interesantemente, encontramos niveles aumentados de SLAMF1 en células CD14 positivas provenientes de derrames pleurales de pacientes con Tuberculosis, lo que indica que SLAMF1 podría tener un rol activo en el sitio de la infección. Tomados en conjunto, nuestros resultados proporcionan evidencias de que SLAMF1 promueve las funciones efectoras de los macrófagos y que su modulación podría inducir la generación de respuestas inmunes protectivas que permitan un mejor control de la infección causada por M. tuberculosis, particularmente mejorando la internalización de esta bacteria en macrófagos humanos. En cuanto a la CDI, encontramos que la estimulación de los macrófagos derivados de monocitos tanto con la cepa hipervirulenta NAP1/BI/027 de C. difficile como con una cepa endógena aislada en nuestro laboratorio, propia de la microbiota de ratones de nuestro bioterio, no modula la expresión de SLAMF1. Por otro lado, SLAMF1 no interacciona con C. difficile y la activación de SLAMF1 no modifica la interacción de los macrófagos con C. difficile. Hemos detectado a ambas cepas de C. difficile en células que expresaron LAMP2 y también en superficie celular al ser observada conjuntamente con CD14. Sin embargo, más estudios son necesarios para comprobar la internalización de la bacteria. Curiosamente, observamos que en monocitos de dadores sanos y pacientes con CDI, C. difficile si puede inducir la expresión de SLAMF1 en superficie y, además, las células muestran una gran capacidad de interacción con la bacteria; observándose que la mayoría de los macrófagos que interactúan con la bacteria expresan SLAMF1. Por lo tanto, SLAMF1 posee diferentes roles en monocitos y macrófagos en la infección por C. difficile y tanto la cepa endógena como la hipervirulenta disparan respuestas similares en estas células. Si bien SLAMF1 no actuaría como sensor microbiológico de C. difficile en macrófagos, podría tener un rol en las respuestas de los monocitos frente a C. difficile. En conclusión, SLAMF1 cumple funciones diferentes en los monocitos y macrófagos humanos durante la Tuberculosis y la CDI. SLAMF1 es capaz de reconocer e interaccionar con M. tuberculosis, pero no con C. difficile. La activación de SLAMF1 induce la internalización de M. tuberculosis, pero no modifica la interacción de los macrófagos con C. difficile. Sin embargo, posee un rol potencial en los monocitos en la CDI. Así, hemos contribuido a profundizar el conocimiento acerca del rol de la inmunidad innata en dos infecciones bacterianas que constituyen un grave problema para la salud pública.

Tuberculosis dates back to ancient times, but it is not a problem of the past. Every year, millions of people contract the infection and die from Tuberculosis. After inhalation of droplets with infectious nuclei, Mycobacterium tuberculosis accesses the lungs where it can manipulate the immune system and survive within the host's macrophages, leading to the establishment of a persistent infection. BCG is the only currently available vaccine, but it is of variable efficacy, especially in endemic regions and only protects against certain types of childhood Tuberculosis. Infection caused by Clostridioides difficile (CDI) is the most common cause of nosocomial infectious diarrhea and generally develops after the use of antibiotics that cause dysbiosis of the intestinal microbiota. Recently, there has been a progressive increase in the incidence, severity and complications of CDI worldwide. Furthermore, in recent years, reports of community-acquired cases with zoonotic potential have increased. Paradoxically, the treatment for CDI consists of antibiotics administration, which could create new niches for the bacteria. The Signal Lymphocytic Activating Molecule (SLAM, SLAMF1, or CD150) is a transmembrane receptor that is expressed on most hematopoietic cells. It is also a self-ligand commonly known by its costimulatory functions, but it can also recognize and internalize Gram negative bacteria and regulate phagosome-related functions in macrophages. In Tuberculosis, SLAMF1 promotes Th1 protective immune responses. During CDI, its functions are still unknown, but it has been implicated in intestinal pathologies. In this work, we study the role of SLAMF1 in macrophages' functions in these two infections characterized by a strong proinflammatory response. Our results show that both M. tuberculosis and IFN- stimulation induce the expression of SLAMF1 in macrophages from healthy donors and THP-1 cells. Costimulation through SLAMF1 with an agonist antibody resulted in increased internalization of M. tuberculosis by macrophages. Interestingly, we found that SLAMF1 interacts with M. tuberculosis and colocalizes with intracellular bacteria and with early and late endosome / lysosome markers (EEA1 and LAMP2), suggesting that SLAMF1 recognizes M. tuberculosis and participates in the endolysosomal maturation process. Furthermore, we found increased levels of SLAMF1 in CD14 positive cells from pleural effusions of patients with Tuberculosis, indicating that SLAMF1 could play an active role at the site of infection. Taken together, our results provide evidence that SLAMF1 promotes the effector functions of macrophages and that its modulation could induce the generation of protective immune responses that allow a better control of M. tuberculosis infection, particularly by improving its internalization in human macrophages. Regarding CDI, we found that the stimulation of monocyte-derived macrophages, both with the hypervirulent strain NAP1/BI/027 of C. difficile and with an endogenous strain found and isolated in our laboratory after mice intestinal dysbiosis, does not modulate SLAMF1 expression. On the other hand, the activation of SLAMF1 did not modify the ability of macrophages to interact with C. difficile and neither did we find any biochemical interaction between SLAMF1 and C. difficile. We have detected both strains of C. difficile within cells that expressed LAMP2 and also on the cell surface. However, more studies are needed to verify the internalization of the bacteria. Interestingly, we observed that in monocytes from healthy donors and patients with CDI, C. difficile induces the surface expression of SLAMF1 and, in addition, the cells have a great capacity to interact with the bacteria. Moreover, we observed a large percentage of SLAMF1 positive monocytes interacting with C. difficile. Therefore, SLAMF1 has very distinctive roles in monocytes and macrophages in C. difficile infection, and both the endogenous and the hypervirulent strain trigger similar responses in these cells. Although SLAMF1 would not act as a microbiological sensor for C. difficile in macrophages, it could play a key role in the monocytes responses to C. difficile. In conclusion, SLAMF1 displays different functions in human monocytes and macrophages during Tuberculosis and CDI. SLAMF1 is able to recognize and interact with M. tuberculosis, but not with C. difficile. The activation of SLAMF1 induces the internalization of M. tuberculosis, but does not modify the interaction between macrophages and C. difficile. However, it has a potential role in monocytes in both infections. Thus, we have contributed to gain insight in the knowledge about the role of innate immunity in two bacterial infections that, far from being contained, constitute a serious problem for public health.