Early life immunity in the era of systems biology: understanding development and disease

Two recent studies describe the first steps to understanding early life immune system development . Olin et al. descobriu que o desenvolvimento precoce do sistema imunológico seguiu um padrão estereotipado em crianças pré-termo e termo, enquanto Traglia et al. comparou contribuintes maternos e fetais para o sistema imunológico da vida precoce. Ambos os estudos fizeram uso de tecnologias de alta produção para medir vários fatores simultaneamente.

Olin et al. analisei sangue de 100 recém-nascidos: 50 nascimentos pré-termo e 50 nascimentos a termo. Eles perfilaram frequências celulares de todas as principais populações de células imunitárias usando Citof, e 267 proteínas plasmáticas por imunoensaio no sangue do cordão umbilical no nascimento, e no sangue nas semanas 1, 4 e 12 após o nascimento. As amostras de sangue do cordão umbilical eram muito diversas, com pouca correlação com o fenótipo imunológico pós-natal. Nascimentos pré-termo foram associados a uma forte assinatura pró-inflamatória. Os neutrófilos aumentaram com a idade gestacional, tendo os recém-nascidos pré-termo um número mais baixo em comparação com os recém-nascidos. A análise de dados topológicos usando proteínas plasmáticas e frequências da população de células imunitárias descobriu que, embora as crianças nascidas antes ou no termo fossem diferentes uma da outra no nascimento, elas convergiram para um fenótipo imunológico estereotipado.além disso, em comparação com os pais, os sistemas imunológicos dos recém-nascidos foram mais dinâmicos ao longo do tempo e tiveram uma variabilidade intra-individual muito maior. Isto contrasta com os trabalhos anteriores que mostraram que as diferenças inter-individuais eram substancialmente maiores e afectadas pelas exposições ambientais . Em adultos, as medidas repetidas de componentes do sistema imunológico ao longo do tempo permanecem em grande parte estáveis, com maiores diferenças observadas entre as pessoas e não dentro. Ao longo do tempo, fenótipos de células B, células NK (natural killer cells) e células dendríticas (DCs) em recém-nascidos tornam-se mais semelhantes aos de seus pais, enquanto as células T não. Isso destaca uma janela crítica de desenvolvimento para estes tipos de células no início da vida. Olin et al. também analisei os microbiomas dos recém-nascidos. A diversidade de microbiomas aumentou após o nascimento e aqueles com baixa diversidade (e níveis elevados de populações de células T ativadas) exibiram maior heterogeneidade imunológica aos 3 meses de idade. Além disso, várias populações de células imunes (células B, células NK, e DCs) chegou a adulto-como fenótipos nos primeiros 3 meses de vida, o que sugere que exposições a antígenos por estas células durante este período pode levar a resultados diversos, mais tarde, na vida. Por exemplo, a susceptibilidade diferencial à autoimunidade e asma pode estar relacionada com a exposição da DC aos antigénios bacterianos no início da vida, o que pode levar a DCs mais tolerogénicos mais tarde na vida. Em geral, Olin et al. fornecer uma visão detalhada do desenvolvimento do sistema imunológico que suporta um modelo no qual o sistema imunológico é altamente heterogêneo no nascimento, mas converge nos primeiros 3 meses de vida.o ambiente fetal da citocina tem um efeito importante no desenvolvimento fetal. Por exemplo, níveis elevados de interleucina (IL)-6, IL-1, IL-8, e fator de necrose tumoral (TNF) é preditivo do nascimento pré-termo e os interferões tipo I são essenciais para a resistência do hospedeiro contra a infecção pelo vírus fetal Zika em um modelo de rato . Traglia et al. focada na hereditariedade dos níveis de citocina e quimioquina entre mães e crianças, conduzindo o primeiro estudo em todo o genoma de Reguladores imunológicos em crianças e mães simultaneamente. Vários níveis de citocina e quimiocina foram medidos em mais de 700 pares mãe–lactente e a hereditariedade de cada nucleotídeo baseada no genoma foi calculada para encontrar loci que contribuem para os seus níveis. Os resultados do estudo demonstraram uma variabilidade substancialmente menor nos níveis de citoquina e quimioquina em lactentes, comparativamente com as mães. Sete quimiocinas tinham níveis muito altos de hereditariedade, o que sugere que há um forte componente genético para os primeiros programas quimiotáticos na criança. Traglia et al. identificado o PLCL2 locus como sendo altamente associado com várias citocinas e quimiocinas que estão implicados na resposta humoral e B do receptor de células de sinalização (interferon-γ, IL-2, de quimiocinas c-c motif ligante 7, quimiocinas c-x-c motif ligante 9, e quimiocinas c-c motif ligante 19).a genética materna contribuiu substancialmente para os níveis de seis citoquinas ou quimioquinas no lactente . Destes, o nível neonatal da citoquina IL-4 não foi influenciado pela genética fetal, mas apenas pela hereditariedade materna. Curiosamente, a genética fetal contribuiu para os níveis de citocinas e quimioquinas nas mães. Por exemplo, um polimorfismo nucleótido fetal único dentro de um longo ARN não codificante perto de ADCYAP1 foi associado com níveis maternos solúveis de cadeia do receptor alfa-2 IL-2 (sIL-2Ra). A genética Fetal contribuiu para o meio citocino materno, provavelmente através da sinalização na placenta, não através da transferência direta de citocinas e quimiocinas através da placenta. Certas citoquinas no recém-nascido podem ser explicadas pelo genótipo materno, e o sIL-2Ra nas mães pode ser explicado pelo genótipo recém-nascido, o que sugere uma interação bidirecional. Esta análise da hereditariedade cruzada começa a lançar luz sobre a complexa dinâmica das interacções imunológicas maternais–fetais.ambos os estudos analisam o desenvolvimento do sistema imunológico precoce usando tecnologias de alta produtividade. Enquanto eles abordam esta questão a partir de diferentes ângulos, juntos eles constroem uma estrutura para a compreensão dos fatores hereditários e ambientais que caracterizam a imunidade precoce da vida.

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