Involvement of the Purinergic System in the Host-Microbe Interaction

Abstract

Dois dos mais importantes agentes oportunistas de infeções fúngicas pertencem ao género Candida, Candida albicans e Candida glabrata. A severidade da interação com o hospedeiro humano pode variar dependendo das espécies de fungos, mas também com os mecanismos de defesa do hospedeiro e as respostas imunes que lhe estão associadas. A imunidade inata é fundamental na resistência do hospedeiro aos patógenos fúngicos, destacando-se o papel desempenhado pelas células fagocíticas, como os neutrófilos, que atuam como uma primeira linha de defesa do organismo. As respostas desencadeadas quando os neutrófilos se deparam com microrganismos são diversas, e a libertação de redes extracelulares de neutrófilos (Neutrophil Extracellular Traps - NETs), estruturas semelhantes a teias, compostas por grânulos e constituintes nucleares, representam uma importante estratégia para imobilizar e eliminar os microrganismos invasores, evitando o estabelecimento da infeção, devendo, por isso, ser destacadas.O sistema de sinalização purinérgico envolve a libertação de ATP e adenosina para o meio extracelular durante condições de stresse celular, intrinsecamente relacionado com as funções das células imunitárias. Estudos revelam que a desfosforilação sequencial de ATP em adenosina, por enzimas localizadas na superfície celular, como as ectonucleotidases, são essenciais para as estratégias de sobrevivência do microrganismo e fatores de virulência, determinantes na infeção de microrganismos. A expressão e ação específica da 3’nucleotidase/nuclease (3'NT/NU) tem sido associada como sendo parte de um possível mecanismo de escape dos microrganismos ao controlo por NETs; em Leishmania, que expressa a enzima 3'NT/NU, foi demonstrado que esta atividade enzimática permite o seu escape aos efeitos tóxicos das NETs.O objetivo do presente estudo é avaliar a capacidade das leveduras para hidrolisar e consequentemente escapar à morte mediada por NETs, por meio da atividade enzimática da 3’NT/NU. Tendo isto em conta, na parte inicial do trabalho, foi demonstrado que as três leveduras usam 3’AMP como substrato, provando, assim, a atividade de 3’NT/NU. Em consonância com este facto, os resultados obtidos mostram também que, ao incubar neutrófilos com C. albicans, C. glabrata e S. cerevisiae, estas são capazes de desencadear a libertação das NETs. A digestão das NETs foi avaliada e todas as leveduras foram capazes de digerir DNA/NETs. A disrupção de NETs foi inibida pelo tratamento com tetratiomolibdato de amónio (TTM), um inibidor de 3’NT/NU, em C. albicans e C. glabrata, sugerindo, assim, que estas leveduras podem fazer uso da atividade da 3’NT/NU para escapar à morte mediada pelas NETs.

Two of the most important opportunistic agents of human fungal infections belong to the Candida genus, Candida albicans and Candida glabrata. The severity of the interaction with the human host may vary with the fungal species but also with the host defence mechanisms and the associated immune responses. Innate immunity is fundamental in the resistance against fungal pathogens, and phagocytic cells such as neutrophils, constitute the first line of the host defence mechanisms. The responses triggered when neutrophils meet microbes are diverse and the release of neutrophil extracellular traps (NETs), web-like structures, composed by granule and nuclear constituents, represent an important strategy to immobilize and kill invading microorganisms preventing the establishment of infection and should be highlighted.The purinergic signalling system engages the release of ATP and adenosine to the extracellular milieu during cellular disturbances, intrinsically related with the immune cell functions. Studies reveal that the sequential dephosphorylation of ATP to adenosine by cell surface located enzymes, such as ectonucleotidases, are essential for pathogen survival strategies and virulence factors, determinant in the microorganisms infection. The expression and specific action of 3-nucleotidase/nuclease (3’NT/NU) has been associated as being part of a possible mechanism of microorganisms escape from NETs;, in Leishmania expressing the 3’NT/NU enzyme it was observed that this enzymatic activity allowed its escape from the toxic effects of NETs.The aim of the present study is to evaluate yeasts ability to hydrolyse and escape NET-mediated killing, through its 3’NT/NU enzymatic activity. Thus, in the initial part of this work we determined that all three yeast species studied used 3’AMP as a substrate, proving to have 3’NT/NU activity. In line with this, our results show that, when neutrophils were incubated with C. albicans, C. glabrata and S. cerevisiae, all yeasts were capable of triggering NETs. NETs digestion was assessed, and all three yeasts were capable of digesting DNA/NETs. NETs disruption was prevented by the treatment with ammonium tetrathiomolybdate (TTM), a 3’NT/NU inhibitor, in C. albicans and C. glabrata, suggesting that these yeasts can escape mediate killing by 3’NT/NU activity.