Dinâmica espaço-temporal de eosinófilos em granulomas induzidos pela infecção natural e experimental por Schistosoma mansoni: uma abordagem histopatológica, imunohistoquímica e tridimensional

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Tese de doutorado

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Primeiro orientador

Membros da banca

Bruno Marques Vieira
Florence Mara Rosa
Claudia Rocha Carvalho
Valdirene de Souza Muniz

Resumo

Eosinófilos têm sido historicamente associados à proteção do hospedeiro contra helmintos como o Schistosoma mansoni – o agente causador da esquistossomose –, uma doença tropical negligenciada. Estas células se acumulam massivamente em granulomas, principalmente no fígado, sendo a principal característica histopatológica desta infecção. Como os eosinófilos impactam a vida do granuloma permanece desconhecido. Um grande desafio na compreensão do papel dos eosinófilos nessa infecção é a natureza dinâmica e complexa dos granulomas. Neste trabalho, eosinófilos foram mapeados ao longo dos estágios evolutivos de granulomas hepáticos durante a infecção experimental (camundongos Swiss) e natural (reservatório silvestre Nectomys squamipes) por S. mansoni. Fragmentos de fígado de ambos os modelos foram processados para análises histopatológicas por Whole Slide Imaging (WSI). Os seguintes parâmetros dos granulomas foram avaliados: (i) identificação e distribuição; (ii) área; (iii) delimitação das zonas espaciais; (iv) quantificação de eosinófilos e outras células; (v) imunomarcação para MBP-1. Eosinófilos foram avaliados qualitativamente e quantitativamente por microscopia eletrônica de transmissão (MET). A reconstrução tridimensional (3D) de granulomas inteiros em cada estágio evolutivo também foi realizada. Com isso, foi descoberto que os granulomas são um sistema evolutivo com uma natureza dinâmica devido às mudanças graduais em sua microarquitetura. Em granulomas de ambas as infecções experimental e natural, os eosinófilos estão espacialmente organizados e ocupam um importante nicho ecológico periférico conservado ao longo de sua evolução espaço-temporal. A imunomarcação de MBP-1 em granulomas do modelo experimental confirmou a localização espacial preferencial de eosinófilos. Análises ultraestruturais mostraram a interação robusta de eosinófilos maduros e imaturos com outras células imunes neste nicho e identificou que estas células finalizam sua maturação nos granulomas e desgranulam principalmente por piecemeal. Esta compartimentalização espacial, não associada aos ovos do parasito, desafia o conceito de eosinófilos atuando como células “matadoras de helmintos” e reforçam sua visão como uma célula imunorreguladora na esquistossomose. A descoberta do nicho ecológico de eosinófilos na periferia de granulomas contribui para melhor entendimento da complexidade biológica da interação eosinófilos-parasito-microambiente durante infecções helmínticas.

Abstract

Eosinophils have historically been credited with host protection against helminths such as Schistosoma mansoni – the causal agent of schistosomiasis –, a neglected tropical disease. These cells massively accumulate within granulomas, mainly in the liver, the pathological hallmark of Schistosoma infection. The way in which eosinophils impact the granuloma life remains controversial. A big hurdle in understanding the eosinophil role in schistosomiasis is the complex and dynamic granuloma nature. In this work, eosinophils were mapped across evolutional hepatic granulomas during experimental (Swiss mice) and natural (wild reservoir Nectomys squamipes) S. mansoni infection. Liver fragments from both models were prepared for histopathological analysis of Whole Slide Imaging (WSI). The following parameters of the granulomas were evaluated: (i) identification and distribution; (ii) area; (iii) delimitation of spatial zones; (iv) quantification of eosinophils and other cells; (v) immunostaining for MBP-1. Eosinophils were also qualitatively and quantitatively evaluated by transmission electron microscopy (TEM). A three-dimensional (3D) reconstruction of entire granulomas across all evolutional stages was also performed. Thus, we discovered that granulomas are an evolutionary system with a dynamic nature due to gradual changes in their microarchitecture. In granulomas from both experimental and natural infections, eosinophils are spatially organized and occupy an important peripheral ecological niche conserved throughout space and time. MBP-1 immunostaining in granulomas from the experimental model confirms the preferential spatial localization of eosinophils. Ultrastructural analyses displayed a robust interaction of mature and immature eosinophils with other immune cells in this niche and identified that these cells complete their maturation within granulomas and degranulate by piecemeal. This spatial compartmentalization, not associated with parasite eggs, challenges the concept of eosinophils as a “helminth killer” cell and invigorates their view as an immunoregulatory cell in schistosomiasis. The discovery of the ecological niche of eosinophils within the granuloma periphery contributes to a better understanding of the biological complexity of eosinophil-parasite-microenvironment interaction during helminth infections.

Assunto

Biologia Celular, Eosinófilos, Esquistossomose, Granuloma, Fígado

Palavras-chave

Eosinófilos, Esquistossomose, Granulomas, Fígado, Infecção experimental, Infecção natural, Histopatologia, Microscopia eletrônica, Reservatório silvestre, Nicho ecológico

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