Uptake of Plasmodium chabaudi hemozoin drives Kupffer cell death and fuels superinfections

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Artigo de periódico

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A absorção da hemozoína do Plasmodium chabaudi leva à morte das células de Kupffer e alimenta superinfecções

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Resumo

As células de Kupffer (CKs) são macrófagos residentes no tecido, com manutenção própria, que revestem os sinusoides hepáticos e desempenham um papel importante na defesa do hospedeiro. Demonstrou-se que, após infecção ou inflamação hepática intensa, as CKs podem sofrer depleção severa e serem substituídas por células monocíticas imaturas; no entanto, os mecanismos de morte celular e as alterações na imunidade hepática contra infecções merecem investigação adicional. Exploramos o impacto da infecção aguda por Plasmodium na biologia das CKs e na resposta imune hepática contra infecções secundárias. De forma semelhante aos pacientes, a infecção por Plasmodium chabaudi induziu lesão hepática aguda, conforme determinado pela elevação dos níveis séricos de alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST). Isso foi associado ao acúmulo de hemozoína, aumento da resposta pró-inflamatória e comprometimento da eliminação bacteriana e viral, o que levou à disseminação do patógeno para outros órgãos. Nesse sentido, camundongos infectados com Plasmodium apresentaram maior mortalidade durante infecções secundárias, associada ao aumento da produção de superóxido mitocondrial, peroxidação lipídica e aumento do ferro livre nas células de Kupffer — características da morte celular por ferroptose. Portanto, revelamos que o acúmulo de ferro nas células de Kupffer, desencadeado pela captação de hemozoína circulante, é um novo mecanismo de depleção de macrófagos e inflamação hepática durante a malária, fornecendo novas perspectivas sobre a suscetibilidade do hospedeiro a infecções secundárias. A malária pode causar danos hepáticos graves, juntamente com a depleção de macrófagos no fígado, o que pode predispor os indivíduos a infecções secundárias e aumentar as chances de morte.

Abstract

Kupffer cells (KCs) are self-maintained tissue-resident macrophages that line liver sinusoids and play an important role on host defense. It has been demonstrated that upon infection or intense liver inflammation, KCs might be severely depleted and replaced by immature monocytic cells; however, the mechanisms of cell death and the alterations on liver immunity against infections deserves further investigation. We explored the impact of acute Plasmodium infection on KC biology and on the hepatic immune response against secondary infections. Similar to patients, infection with Plasmodium chabaudi induced acute liver damage as determined by serum alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) elevation. This was associated with accumulation of hemozoin, increased of proinflammatory response and impaired bacterial and viral clearance, which led to pathogen spread to other organs. In line with this, mice infected with Plasmodium had enhanced mortality during secondary infections, which was associated with increased production of mitochondrial superoxide, lipid peroxidation and increased free iron within KCs—hallmarks of cell death by ferroptosis. Therefore, we revealed that accumulation of iron with KCs, triggered by uptake of circulating hemozoin, is a novel mechanism of macrophage depletion and liver inflammation during malaria, providing novel insights on host susceptibility to secondary infections. Malaria can cause severe liver damage, along with depletion of liver macrophages, which can predispose individuals to secondary infections and enhance the chances of death.

Assunto

Plasmodium chabaudi, Células de kupffer, Imunidade, Fígado - imunologia, Inflamação

Palavras-chave

Immunology, Monocytes and macrophages

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Endereço externo

https://www.nature.com/articles/s41598-022-23858-7

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