O grupo de Heping Xu na Universidade Westlake publicou um artigo de pesquisa intitulado: Neuromedin U programa eosinófilos para promover a imunidade da mucosa do intestino delgado na Science.
O estudo revela que a sinalização do sistema nervoso intestinal regula a homeostase das células epiteliais do intestino delgado e a imunidade da mucosa modulando a atividade dos eosinófilos. Este estudo fornece novos insights sobre as interações entre o sistema neural-imune-epitelial e abre novas ideias para a compreensão das novas funções dos eosinófilos e o estudo de doenças clínicas relacionadas.
O estudo revela que a sinalização do sistema nervoso intestinal regula a homeostase das células epiteliais do intestino delgado e a imunidade da mucosa modulando a atividade dos eosinófilos. Este estudo fornece novos insights sobre as interações entre o sistema neural-imune-epitelial e abre novas ideias para a compreensão das novas funções dos eosinófilos e o estudo de doenças clínicas relacionadas.
Os eosinófilos são tradicionalmente considerados uma classe de células terminalmente diferenciadas com baixa heterogeneidade, função única, ciclo de vida curto e função pró-inflamatória apenas em estado de doença. Portanto, em comparação com outras células imunes, como linfócitos e macrófagos, os eosinófilos sempre foram células "frias" no campo da imunologia e não foram o foco da atenção e pesquisa dos imunologistas. No entanto, os eosinófilos são encontrados em grande número nos tecidos mucosos de humanos saudáveis e modelos animais, incluindo o intestino delgado. Relatórios anteriores descobriram que os eosinófilos no intestino delgado humano liberam seus grânulos internos na homeostase; e, mais recentemente, foi demonstrado que esses eosinófilos presentes na homeostase do tecido podem estar envolvidos na regulação da morfologia das vilosidades do intestino delgado. Esses fenômenos implicam que os eosinófilos podem ter um papel não descoberto no intestino delgado. Portanto, desde 2019, Li Yu, um estudante de doutorado no grupo de Heping Xu, tem trabalhado na função dos eosinófilos na homeostase do intestino delgado, bem como na sinalização reguladora da atividade celular.
Para explorar as características moleculares dos eosinófilos do intestino delgado, os autores primeiro otimizaram o processo experimental e a metodologia, superaram as dificuldades impostas por outros mediadores intracelulares incompatíveis com estudos transcricionais, como enzimas de RNA contidas em eosinófilos, e coletaram com sucesso transcriptomas de eosinófilos de sete tecidos principais, incluindo intestino delgado, medula óssea e pele, em um modelo de camundongo; a análise de dados revelou uma série de características moleculares específicas de eosinófilos específicos do tecido. Por exemplo, comparando eosinófilos em outros tecidos, foi descoberto que a molécula do receptor semelhante ao neuropeptídeo NMU 1- (receptor 1 da neuromedina U, NMUR1) foi expressa especificamente apenas em eosinófilos do intestino delgado. Análises posteriores por imagem confocal de fluorescência de tecido inteiro e microscopia eletrônica de varredura revelaram que os eosinófilos no intestino delgado estão em contato muito próximo com as fibras nervosas no intestino. Esse padrão específico de expressão genética e localização no tecido sugerem que os eosinófilos podem ser capazes de receber sinais neurais diretamente do intestino e executar funções específicas.
NMU é um neuropeptídeo altamente conservado estruturalmente, amplamente distribuído no hipotálamo, glândula pituitária e sistema gastrointestinal, que tem várias funções, como estimular a contração do músculo liso, inibir a alimentação e inibir a secreção de ácido gástrico. Mais progresso foi feito nos últimos anos no estudo do receptor NMU NMUR1 no sistema imunológico. Por exemplo, foi descoberto que NMU-NMUR1 pode promover diretamente a atividade de células linfoides inatas do tipo 2 (células linfoides inatas do grupo 2, ILC2s). Além disso, um relatório recente do grupo concluiu que NMUR1 é uma molécula caracteristicamente expressa por ILC2 e não é expressa em nenhuma célula além de ILC2. Obviamente, essa conclusão não é consistente com os resultados da análise transcricional dos autores. Para esclarecer o padrão de expressão de NMUR1 em diferentes tecidos e células, os autores construíram um modelo de camundongo repórter endógeno expressando NMUR1-(camundongos Nmur1iCre-TdT) e analisaram e esclareceram que os eosinófilos no intestino delgado expressam NMUR1 além de ILC2. Enquanto isso, os autores analisaram ainda mais e descobriram que NMUR1 também era expresso especificamente em eosinófilos do intestino delgado humano.
Os autores então exploraram as propriedades dos eosinófilos que expressam NMUR1-usando camundongos Nmur1iCre-TdT. Descobriu-se que os eosinófilos NMUR1+ tinham propriedades físico-químicas especiais, bem como características de expressão de proteínas. Por exemplo, os núcleos dos eosinófilos NMUR1+ eram principalmente bilobados e elípticos, enquanto os núcleos dos eosinófilos NMUR1+ eram principalmente em forma de anel; os eosinófilos NMUR1+ expressavam moléculas de adaptação tecidual mais elevadas e moléculas de desgranulação. Além disso, combinados com os resultados da microscopia eletrônica de transmissão, confirmaram que os eosinófilos NMUR1+ tinham atividade de desgranulação mais forte no estado de repouso. Essas diferenças implicam que os eosinófilos NMUR1+ têm um grau mais alto de ativação, bem como maiores mudanças adaptativas teciduais.
Os autores subsequentemente revelaram que a expressão de NMUR1 em eosinófilos é regulada pelo microambiente especial do intestino delgado e regulada positivamente sob condições inflamatórias, sondando o desenvolvimento de eosinófilos NMUR1+ e a dinâmica dessa população de células sob condições inflamatórias. Para explorar a função dessa população especial de atividade de eosinófilos NMUR1+, os autores descobriram que NMUR1 está envolvido na manutenção da população de eosinófilos no intestino delgado e na regulação da atividade de desgranulação de eosinófilos, construindo uma variedade de modelos de camundongos geneticamente modificados. Além disso, a análise de imagem constitutiva revelou que a exclusão de eosinófilos de NMUR1 reduz a diferenciação de cuprócitos epiteliais do intestino delgado e atenua a imunidade contra infecções parasitárias.
Por fim, os autores usaram genética química in vivo para manipular a atividade neuronal NMU+ e o sistema de cocultura in vitro de eosinófilos e organoides epiteliais do intestino delgado para revelar que os eosinófilos regulam diretamente a diferenciação dos cuprócitos do intestino delgado e que a sinalização NMU-NMUR1 participa desse processo regulando os eosinófilos.
No geral, este estudo revela que a sinalização NMU-NMUR1 especificamente leva os eosinófilos do intestino delgado a passar por mudanças adaptativas nos níveis transcricional, proteico e funcional e regula a diferenciação das células epiteliais do intestino delgado em estados homeostáticos e inflamatórios. Este estudo fornece novos insights sobre as interações entre o sistema neural-imune-epitelial e abre novas ideias para a compreensão das novas funções dos eosinófilos e o estudo de doenças clínicas relacionadas.
O Xu Heping Research Institute da Westlake University é o autor correspondente do artigo, e Li Yu (turma de 2019), um aluno de doutorado no programa de treinamento conjunto da Westlake University-Zhejiang University, é o primeiro autor do artigo. O trabalho de análise de big data foi feito por Shaorui Liu; Kewen Zhou (turma de 2022), um aluno de doutorado na Westlake University, fez contribuições significativas para o avanço do projeto em imagens e sequenciamento; e o estudo de amostra clínica foi feito em colaboração com a equipe de Yan Chen, diretor do Departamento de Gastroenterologia do Segundo Hospital Afiliado à Escola de Medicina da Zhejiang University.
