Notícia

Organoides pulmonares revelam segredo: como patógenos infectam o tecido pulmonar humano

Fonte

Universidade de Basileia

Data

segunda-feira, 17 junho 2024 18:50

Áreas

Bacteriologia. Biologia. Biomedicina. Biotecnologia. Doenças Infecciosas. Imunologia. Microbiologia. Patologia. Pneumologia. Saúde Pública.

No início deste ano, a Organização Mundial da Saúde (OMS) publicou uma lista com os doze dos patógenos bacterianos mais perigosos do mundo, resistentes a vários antibióticos e que representam uma grave ameaça à saúde humana. Esta lista inclui a Pseudomonas aeruginosa, um patógeno nosocomial muito temido que causa pneumonia grave com risco de vida. Este patógeno é especialmente ameaçador para pacientes imunocomprometidos e aqueles em ventilação mecânica, com taxas de mortalidade de até 50%.

A barreira pulmonar é penetrável

A Pseudomonas aeruginosa desenvolveu uma ampla gama de estratégias para invadir os pulmões de uma pessoa. Pesquisadores liderados pelo professor Dr. Urs Jenal no Biozentrum Universidade de Basileia, na Suíça, conseguiram esclarecimentos sobre o processo de infecção usando microtecidos pulmonares cultivados em laboratório gerados a partir de células-tronco humanas. Na revista científica Nature Microbiology, eles descrevem como a Pseudomonas rompe a camada superior do tecido pulmonar e invade áreas mais profundas.

Os pulmões humanos são revestidos por uma fina camada de células compactadas que protegem as camadas mais profundas do tecido pulmonar. A superfície é coberta com muco, que retém partículas como microrganismos e é removido das vias aéreas por células especializadas. Essa camada serve como uma barreira eficaz quase impenetrável contra patógenos invasores. No entanto, as bactérias Pseudomonas encontraram uma maneira de quebrá-la. Mas como o patógeno atravessa a barreira do tecido permaneceu um mistério até agora.

Organoides pulmonares podem explicar sobre infecções em humanos

“Cultivamos microtecidos pulmonares humanos que imitam realisticamente o processo de infecção dentro do corpo de um paciente”, explicou o professor Urs Jenal. “Esses modelos pulmonares nos permitiram descobrir a estratégia de infecção do patógeno. Ele usa as células caliciformes produtoras de muco como cavalos de Troia para invadir e cruzar o tecido da barreira. Ao mirar nas células caliciformes, que constituem apenas uma pequena parte da mucosa pulmonar, a bactéria pode romper a linha de defesa e abrir as portas”.

Com um grande arsenal de fatores de virulência, conhecidos como sistemas de secreção, o patógeno ataca e invade especificamente as células caliciformes, replica-se dentro das células e, por fim, as mata. A explosão das células mortas leva a rupturas na camada de tecido, fazendo com que a barreira protetora vaze. Os patógenos exploram esse ponto fraco: eles colonizam rapidamente os locais de ruptura e se espalham para regiões mais profundas do tecido.

Novo sensor para monitorar bactérias

Usando organoides pulmonares humanos, os cientistas conseguiram elucidar as sofisticadas estratégias de infecção da Pseudomonas. No entanto, ainda não está claro como os patógenos adaptam seu comportamento durante o processo de infecção. Por exemplo, eles devem primeiro ficar móveis para se espalhar pela superfície do tecido, então aderir rapidamente às células pulmonares após o contato e, posteriormente, ativar seus fatores de virulência. Sabe-se que as bactérias podem mudar rapidamente seu comportamento graças a pequenas moléculas de sinalização. Até agora, no entanto, a tecnologia para estudar essas correlações não estava disponível.

A equipe do professor Jenal desenvolveu recentemente um biossensor para medir e rastrear uma pequena molécula de sinalização chamada c-di-GMP em bactérias individuais. O método foi descrito recentemente na revista científica Nature Communications. “Este é um avanço tecnológico. Agora podemos monitorar em tempo real e com alta resolução como esta molécula de sinalização é regulada durante a infecção e como ela controla a virulência do patógeno. Agora temos uma visão detalhada de quando e onde células bacterianas individuais ativam certos programas para regular seu comportamento. Este método nos permite investigar infecções pulmonares em mais detalhes”, destacou o professor Urs Jenal.

Modelos de órgãos imitam condições em pacientes

“Graças ao desenvolvimento de organoides pulmonares humanos, agora temos uma compreensão muito melhor de como os patógenos se comportam no tecido humano e presumivelmente em pacientes”, enfatizou o professor.

Organoides do pulmão humano e outros órgãos como a bexiga permitem que os pesquisadores estudem os efeitos dos antibióticos no tecido, por exemplo, identificando onde e como as bactérias sobrevivem durante o tratamento. Esses modelos de órgãos serão indispensáveis ​​no futuro para o desenvolvimento de estratégias novas e eficazes para combater patógenos.

Acesse o resumo do artigo publicado na revista Nature Microbiology (em inglês).

Acesse o artigo completo publicado na revista Nature Communications (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Basileia (em inglês).

Fonte: Katrin Bühler, Universidade de Basileia. Imagem: bactéria Pseudomonas aeruginosa rompendo o epitélio respiratório de um modelo de microtecido pulmonar humano, capturado por Microscopia Eletrônica de Varredura. Fonte: Dr. Benoit-Joseph Laventie, Universidade de Basileia.

Em suas publicações, o Canal Farma da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Canal Farma tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.