Post: Gut Immune System Cells Act to Regulate Nutrient Uptake in Small Intestine
O intestino delgado é responsável por absorver os nutrientes da dieta, mas também desempenha um papel na prevenção de produtos químicos tóxicos e bactérias potencialmente fatais. Os pesquisadores de Yale agora relatam o papel crítico que o sistema imunológico do intestino desempenha nesses processos-chave. Seus estudos sugerem que o sistema imunológico gastrointestinal (GI) não apenas defende contra patógenos, mas também regula quais nutrientes são absorvidos. As descobertas da equipe podem oferecer novos insights sobre as origens de doenças metabólicas e desnutrição que são comuns em algumas regiões subdesenvolvidas do mundo.
“Ficamos surpresos com o envolvimento do sistema imunológico na nutrição”, disse Zuri Sullivan, PhD, ex-aluno de graduação no departamento de imunologia de Yale e agora pós-doutorado Hanna H. Gray do Howard Hughes Medical Institute em Harvard. “E o estudo estabelece as bases para entender como essa interação recíproca funciona.” Sullivan é o primeiro autor do artigo publicado pela equipe na Science , que é intitulado, “As células T γδ regulam a resposta intestinal à detecção de nutrientes ”.
No resumo do artigo de pesquisa, os autores descrevem o trato gastrointestinal como “um ecossistema celular multi-reino” que está efetivamente em contato constante com o ambiente externo e que equilibra a defesa com a absorção de nutrientes. “… O intestino delgado é ao mesmo tempo uma porta de entrada para patógenos e toxinas que ameaçam a vida e o local de absorção de nutrientes que sustentam a vida”, escreveram eles. “Consequentemente, este tecido tem a tarefa de equilibrar suas funções primárias de absorção de nutrientes e defesa do hospedeiro em resposta a um ambiente complexo e em constante mudança.”
Trabalhando no laboratório do autor sênior Ruslan Medzhitov, PhD, Sterling Professor of Imunobiology de Yale e investigador do Howard Hughes Medical Institute, Sullivan ficou interessado em como as dietas de humanos e outros animais podem mudar dramaticamente a organização de seus tratos digestivos. Por exemplo, os sistemas digestivos de carnívoros e herbívoros são organizados de maneira diferente para acomodar suas dietas especializadas.
Os onívoros têm o sistema mais complexo, que deve se adaptar a uma dieta diversificada de proteínas, gorduras e carboidratos, dependendo do que está disponível no ambiente e em diferentes épocas do ano. Assim, como a equipe observou nas discussões em seu resumo e documentos principais, “... os especialistas desenvolveram adaptações morfológicas fixas na organização do trato GI que facilitam a absorção eficiente de nutrientes de suas dietas restritas ... Por outro lado, os generalistas requerem adaptação dinâmica aos diversos alimentos que são consumidos ao longo da vida ... Essas mudanças contínuas na dieta existem ao lado de encontros com toxinas ingeridas, patógenos entéricos e micróbios comensais ”.
Sullivan, Medzhitov e colegas decidiram investigar como o grande número de células imunológicas presentes no trato gastrointestinal pode influenciar a nutrição. Para seus estudos, a equipe projetou dietas especiais para ratos que diferiam apenas na proporção de proteína para carboidratos. Eles alimentaram grupos de animais experimentais com essas dietas altamente controladas e usaram técnicas, incluindo sequenciamento de RNA, para avaliar as mudanças de expressão gênica nas células epiteliais do trato GI dos animais e no metabolismo sistêmico, em resposta a essas dietas altamente controladas.
Pesquisas anteriores na área de defesas intestinais contra patógenos parasitas e microbianos mostraram que as interações entre as células epiteliais intestinais e os linfócitos - “a maior população de linfócitos no corpo” - coordenam as respostas dos tecidos à infecção entérica. Com base nessas descobertas, a equipe formulou a hipótese de que a regulação do manuseio de nutrientes pela maquinaria celular no traço GI pode envolver a cooperação entre esses linfócitos residentes no tecido e as células epiteliais intestinais. Além disso, estudos recentes sobre as defesas do hospedeiro no trato gastrointestinal levaram a equipe a raciocinar que “a remodelação celular do epitélio intestinal, que ocorre em resposta a certas infecções, também pode estar subjacente à sua adaptação a diferentes nutrientes”.
A citocina interleucina-22 do sistema imunológico (IL-22), desempenha um papel fundamental no combate a patógenos bacterianos, como aqueles que causam intoxicações alimentares. A presença de IL-22 também parece impedir a absorção de certos nutrientes no sistema digestivo quando os patógenos estão presentes. Por meio de experimentos com dieta controlada em ratos, os pesquisadores descobriram que um grupo específico de células do sistema imunológico - células T γδ - suprimia a expressão da interleucina-22 e permitia que as células da parede intestinal ativassem enzimas digestivas e transportadores de nutrientes. . “Descobrimos que enzimas e transportadores necessários para a digestão e absorção de carboidratos eram regulados pela disponibilidade de carboidratos”, observou a equipe. A indução "sob demanda" desta maquinaria exigia células T γδ,que regulou este programa por meio da supressão da produção de interleucina-22 pelas células linfoides inatas do tipo 3 ”. Os estudos mostraram que a dieta mudou o transcriptoma, a localização tecidual e o comportamento dessas células T γδ. “Nossos estudos definiram um papel para as células T γδ na regulação da resposta transcricional epitelial à dieta e mostraram que a dieta pode alterar a frequência de subconjuntos de células epiteliais”, concluíram os autores.
A descoberta de que a captação de nutrientes pode ser regulada pelo controle da produção de citocinas pelos linfócitos vincula a regulação da captação de nutrientes à regulação da barreira de defesa, sugeriram os autores. “A descoberta de que a maquinaria compartilhada pode regular essas duas funções cruciais no intestino delgado pode ajudar a explicar como esse tecido ajusta o equilíbrio entre a defesa e a absorção de nutrientes em face das constantes mudanças ambientais.” Uma questão intrigante para investigação posterior, eles ainda observaram, é se a absorção de nutrientes pode ser regulada por outros linfócitos intestinais e citocinas em resposta a diferentes sinais ambientais.
A nova pesquisa pode fornecer alguns insights sobre a desnutrição em algumas partes do mundo, onde infecções bacterianas levam à expressão crônica de IL-22 e suprimem a absorção de nutrientes. Os resultados também podem ajudar os pesquisadores a desenvolver formas de combater as altas taxas de doenças metabólicas, como diabetes tipo 2 e obesidade no mundo desenvolvido, disse Sullivan.
Fonte: GEN
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