The Metabolic Sensor GPR43 Receptor Plays a Role in the Control of Klebsiella pneumoniae Infection in the Lung
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Universidade Federal de Minas Gerais
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O receptor sensor metabólico GPR43 desempenha um papel no controle da infecção por Klebsiella pneumoniae nos pulmões
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Resumo
A pneumonia é uma das principais causas de morte e mortalidade em todo o mundo. As respostas inflamatórias que se seguem às infecções respiratórias são protetoras, levando à eliminação do patógeno, mas também podem ser prejudiciais se não forem reguladas. Sabe-se que a microbiota é uma importante barreira protetora contra infecções, mediando tanto efeitos inibitórios diretos contra o patógeno potencial quanto regulando as respostas imunes, contribuindo para a eliminação adequada do patógeno e o retorno à homeostase. O GPR43 é um receptor para o acetato, um metabólito da microbiota que induz e regula importantes funções imunes. Neste estudo, investigamos o papel da sinalização do GPR43 durante infecções bacterianas pulmonares. Demonstramos, pela primeira vez, que a ausência de GPR43 leva ao aumento da susceptibilidade à infecção por Klebsiella pneumoniae , associada tanto à proliferação descontrolada de bactérias quanto ao aumento da resposta inflamatória. Mecanisticamente, mostramos que a expressão de GPR43, especialmente em neutrófilos e macrófagos alveolares, é importante para a fagocitose e eliminação bacteriana. Além disso, o tratamento com o ligante do GPR43, o acetato, confere proteção durante a infecção bacteriana pulmonar. Isso foi associado à redução do número de bactérias nas vias aéreas e ao controle das respostas inflamatórias. Em suma, o GPR43 desempenha um papel importante no "eixo intestino-pulmão" como um sensor da atividade da microbiota intestinal do hospedeiro por meio da ligação ao acetato, promovendo uma resposta imune adequada nos pulmões.
Abstract
Pneumonia is one of the leading causes of death and mortality worldwide. The inflammatory responses that follow respiratory infections are protective leading to pathogen clearance but can also be deleterious if unregulated. The microbiota is known to be an important protective barrier against infections, mediating both direct inhibitory effects against the potential pathogen and also regulating the immune responses contributing to a proper clearance of the pathogen and return to homeostasis. GPR43 is one receptor for acetate, a microbiota metabolite shown to induce and to regulate important immune functions. Here, we addressed the role of GPR43 signaling during pulmonary bacterial infections. We have shown for the first time that the absence of GPR43 leads to increased susceptibility to Klebsiella pneumoniae infection, which was associated to both uncontrolled proliferation of bacteria and to increased inflammatory response. Mechanistically, we showed that GPR43 expression especially in neutrophils and alveolar macrophages is important for bacterial phagocytosis and killing. In addition, treatment with the GPR43 ligand, acetate, is protective during bacterial lung infection. This was associated to reduction in the number of bacteria in the airways and to the control of the inflammatory responses. Altogether, GPR43 plays an important role in the “gut–lung axis” as a sensor of the host gut microbiota activity through acetate binding promoting a proper immune response in the lungs.
Assunto
Klebsiella pneumoniae, Pneumonia, Inflamação, Microbiota, Receptores acoplados a proteínas G
Palavras-chave
Lung infection, GPR43, Inflammation, Microbiota, Short-chain fatty acids, Pneumonia
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https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2018.00142/full