As superfícies úmidas que revestem o corpo contêm moléculas especiais que ajudam a proteger contra germes e a prevenir infecções e inflamações. Estas moléculas protetoras incluem lectinas, um grupo de proteínas que reconhecem micróbios e outras células ligando-se a açúcares na sua superfície.
Pesquisadores do MIT identificaram agora uma lectina com efeitos antimicrobianos particularmente fortes contra bactérias que vivem no trato gastrointestinal (GI). Uma proteína chamada intelectina-2 se liga a moléculas de açúcar na membrana bacteriana. Essa interação prende as bactérias e retarda seu crescimento. A proteína pode unir os componentes do muco, fortalecendo a camada de muco que protege o revestimento intestinal.
“O surpreendente é que a intelectina-2 funciona de duas maneiras complementares. Ajuda a estabilizar a camada de muco e, se essa barreira for comprometida, pode neutralizar diretamente ou impedir que as bactérias escapem”, disse Laura Kiessling, professora de química no MIT e autora sênior do estudo.
Devido à sua ampla actividade antimicrobiana, a intelectina-2 pode ter potencial como ferramenta terapêutica, dizem os investigadores. Também pode ajudar a fortalecer a barreira do muco em pessoas com doenças como doença inflamatória intestinal.
Amanda Duggan, ex-cientista pesquisadora do MIT, e Dipsing Saengtan Ph.D. ’24 são os principais autores do estudo, que aparece em Comunicação da natureza.
Uma proteína imunológica multifuncional
As evidências mostram que o genoma humano codifica mais de 200 lectinas, que são proteínas de ligação a carboidratos envolvidas na defesa imunológica e na comunicação entre as células. O laboratório de Kiesling tem estudado como as lectinas interagem com os carboidratos e recentemente se concentrou em um grupo conhecido como intelectinas. Nos humanos, existem duas proteínas nesta família, a intelectina-1 e a intelectina-2.
Embora estas duas lectinas partilhem uma estrutura semelhante, a Intellectina-1 tem uma característica única. Liga-se apenas a carboidratos encontrados em bactérias e outros micróbios. Há quase uma década, Kiessling e os seus colegas determinaram a estrutura da intelectina-1, mas as suas funções biológicas precisas ainda não são totalmente compreendidas.
Na altura, os investigadores suspeitavam que a intelectina-2 também pudesse contribuir para a defesa imunitária, embora houvesse evidências experimentais limitadas. Duggan, então pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Kiessling, começou a investigar o papel da intelectina-2 com mais detalhes.
Nos humanos, a intelectina-2 é produzida continuamente pelas células de Paneth no intestino delgado. Em camundongos, entretanto, a proteína parece ser produzida por células caliciformes secretoras de muco em resposta à inflamação ou a certas infecções parasitárias.
Como a Intelectina-2 fortalece a barreira intestinal
Os pesquisadores descobriram que a intelectina-2, tanto em humanos quanto em camundongos, pode se ligar a uma molécula de açúcar chamada galactose. Esse açúcar geralmente é encontrado na mucina, as moléculas que constituem o muco. Quando a intelectina-2 se liga a essas mucinas, ela as une e fortalece a barreira mucosa que protege o revestimento intestinal.
A galactose também é um carboidrato encontrado na superfície celular de algumas bactérias. A equipe mostrou que a intelectina-2 pode se ligar a micróbios que transportam esses carboidratos, incluindo vários patógenos conhecidos por causarem infecções gastrointestinais.
Com o tempo, os micróbios presos começam a desintegrar-se, sugerindo que a intelectina-2 rompe as membranas celulares e eventualmente as mata. Este efeito antimicrobiano atua contra muitas bactérias diferentes, incluindo algumas que são resistentes aos antibióticos convencionais.
Os pesquisadores acreditam que essas duas funções ajudam a proteger o trato gastrointestinal contra infecções.
“A intelectina-2 primeiro fortalece a barreira do muco e, depois, se essa barreira for violada, pode controlar as bactérias e limitar o seu crescimento”, disse Kiesling.
Potencial para tratamento de doenças intestinais e bactérias resistentes
Em pessoas com doença inflamatória intestinal, os níveis de intelectina-2 podem estar anormalmente baixos ou anormalmente elevados. Níveis baixos podem enfraquecer a barreira do muco, enquanto níveis elevados podem eliminar as bactérias benéficas que normalmente residem no intestino. Os investigadores sugerem que as terapias destinadas a restaurar os níveis normais de intelectina-2 podem ajudar estes pacientes.
“Nossos resultados mostram como é importante estabilizar a barreira do muco. Olhando para o futuro, podemos imaginar a exploração das propriedades das lectinas para projetar proteínas que fortaleçam ativamente essa camada protetora”, disse Kiessling.
A intelectina-2 também pode neutralizar ou eliminar patógenos como Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae, que muitas vezes são difíceis de tratar com antibióticos. Devido a essa capacidade, a proteína poderá um dia ser desenvolvida em um novo tratamento antimicrobiano.
“Usar lectinas humanas como ferramentas para combater a resistência antimicrobiana abre uma estratégia fundamentalmente nova que se baseia nas nossas próprias defesas imunológicas inatas”, disse Kiessling. “Aproveitar as proteínas que o corpo já utiliza para se defender contra patógenos é convincente e é uma direção que estamos seguindo”.
A pesquisa foi financiada pelo Fundo Comum de Glicociência dos Institutos Nacionais de Saúde, pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais e pela National Science Foundation.
Outros colaboradores do estudo incluem Charles Bevins, professor de microbiologia médica e imunologia na Universidade da Califórnia, Davis School of Medicine; Ramnik Xavier, professor de medicina na Harvard Medical School e no Broad Institute do MIT e Harvard; e Katharina Riebeck, professora Andrew e Erna Viterbi de Engenharia Biológica no MIT.
