Immunosuppression in murine paracoccidioidomycosis: involvement of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) in host immunity.

Abstract

Previous studies in paracoccidioidomycosis (PCM), the most prevalent systemic mycosis in Latin America, revealed that the immunity of hosts is strongly regulated by several suppressive mechanisms mediated by tolerogenic plasmacytoid dendritic cells, by the enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO-1) and by regulatory T cells (Treg). IDO-1 has also been seen to orchestrate local and systemic immunosuppressive effects through the recruitment and activation of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs), a heterogeneous population of myeloid cells with a potent ability to suppress T cell responses. These cells regulate immune responses and tissue repair in healthy individuals and rapidly expand during infection. However, the involvement of MDSC during PCM was never investigated. The presence, phenotype, and immunosuppressive mechanisms of MDSCs were evaluated at 96 hours, 2 and 8 weeks of infection in C57BL/6 mice. In addition, disease severity and various characteristics of the immune response were evaluated in MDSC-depleted or non-MDSC-depleted mice using three different in vivo treatment strategies: antibody against Gr1+ cells, LXR receptor agonists, and the chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5-FU). We observed that both monocytic MDSCs (M-MDSCs) and polymorphonuclear MDSCs (PMN-MDSCs) massively infiltrate the lungs during P. brasiliensis infection. We were also able to demonstrate that the partial reduction of MDSC promoted treatments with 5-FU or anti-Gr1 resulted in more prominent Th1/Th17 lymphocyte responses. This more robust immune response resulted in a regressive disease with reduced fungal burden on target organs and decreased lung pathology when compared to a control group. On the other hand, treatment by LXR receptor agonists wasn't able to deplete MDSCs during PCM. MDSC suppressive activity on CD4 and CD8 lymphocytes, as well as on Th1/Th17 cells, has also been demonstrated in vitro in co-culture experiments. In contrast, adoptive transfer of MDSCs to mice infected with P. brasiliensis resulted in more severe disease. Together, our data show that MDSC abundance in the PCM was linked to more severe disease and was associated with weakened Th1 and Th17 protective immune responses. However, the protective cellular immune response could be rescued by treatments mediated by partial or total depletion of MDSCs, which resulted in less severe disease and controlled tissue pathology. Thus, MDSCs emerge as a potential target cell for adjuvant therapy of PCM.Estudos anteriores na paracoccidioidomicose (PCM), micose sistêmica mais prevalente na América Latina, revelaram que a imunidade dos hospedeiros é fortemente regulada por diversos mecanismos supressores mediados por células dendríticas plasmocitoides tolerogênicas, pela enzima indoleamina 2,3-dioxigenase (IDO-1) e por células T reguladoras (Treg). A IDO-1 foi vista para orquestrar efeitos imunossupressores locais e sistêmicos através do recrutamento e ativação de células supressoras mieloides (MDSCs), uma população heterogênea de células mieloides com potente capacidade de suprimir respostas de células T. Essas células regulam as respostas imunes e o reparo tecidual em indivíduos saudáveis e se expandem rapidamente durante a infecção. No entanto, o envolvimento das MDSCs durante a PCM nunca foi investigado. A presença, fenótipo e mecanismos imunossupressores das MDSCs foram avaliados em 96 horas, 2 e 8 semanas de infecção em camundongos C57BL/6. A gravidade da doença e várias características da resposta imunológica foram avaliadas em camundongos depletados ou não de MDSC através de três diferentes estratégias de tratamento: anticorpo contra células Gr1+, agonistas do receptor LXR e pelo agente quimioterápico 5-fluorouracil (5-FU). Observamos que tanto as MDSCs monocíticas (M-MDSCs) como as polimorfonucleares (PMN-MDSCs) infiltram massivamente nos pulmões durante a infecção por P. brasiliensis. Pudemos demonstrar que a redução parcial de MDSCs promovida por tratamentos com 5-FU ou anti-Gr1 resultou em respostas de linfócitos Th1/Th17 mais proeminentes. Esta resposta imune mais robusta resultou em uma doença regressiva, com carga fúngica reduzida em órgãos-alvo e patologia pulmonar diminuída quando comparada com o grupo de controle. No entanto, o tratamento com agonistas do receptor LXR não foi capaz de depletar as MDSCs na PCM. A atividade supressora de MDSC em linfócitos CD4 e CD8, bem como em células Th1/Th17, foi também demonstrada in vitro em experimentos de cocultura. Em oposição, e corroborando os dados obtidos com a depleção, a transferência adotiva de MDSCs para camundongos infectados com o P. brasiliensis resultou em doença mais grave nos pulmões. Juntos, nossos dados mostram que a abundância das MDSCs na PCM esteve ligada a doença mais grave e foi associada às respostas Th1 e Th17 enfraquecidas. No entanto, este padrão de resposta celular que é protetora na PCM, pode ser resgatada por tratamentos que medeiam a depleção de MDSCs, o que resulta em doença menos grave e patologia tecidual controlada. Assim, as MDSCs surgem como uma célula alvo potencial para a terapia adjuvante da PCM.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2019/09278-