Modulação metabólica induzida pelo Mycobacterium leprae e implicações para a suscetibilidade à hanseníase

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Queiroz, Rychelle Clayde Affonso Medeiros
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/43262
Resumo: O Mycobacterium leprae, patógeno intracelular causador da hanseníase, infecta com sucesso células da glia do sistema nervoso periférico, denominadas células de Schwann (CS). A interação entre o bacilo e sua célula hospedeira vem sendo alvo de muitos estudos de modulação imunológica, desmielinização e de metabolismo lipídico, porém as possíveis modulações no metabolismo energético destas células impostas pelo patógeno permaneceram negligenciadas durante anos. Para determinar estas modulações, estudamos o metabolismo energético de uma linhagem de células de Schwann humanas (ST8814) infectadas in vitro por M. leprae purificado a partir de extratos de coxim plantar de camundongos atímicos nu/nu. Em resultados anteriores, demonstramos que células de Schwann infectadas eram capazes de captar mais glicose e que este efeito estava atrelado ao aumento da atividade da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), primeira e principal enzima envolvida na oxidação da glicose-6-fosfato pela via das pentoses-fosfato (PPP). Em contrapartida ao aumento da captação de glicose, ocorreu diminuição drástica dos processos de fermentação e potencial elétrico mitocondrial. No presente trabalho, fomos capazes de detectar o aumento da expressão do transportador de glicose (GLUT-1), enzimas envolvidas na produção de NADPH e no combate a espécies reativas de oxigênio, como a glutationa redutase (GSR) e a enzima málica citosólica (ME-1) Ademais, a quantificação relativa de mtDNA mostrou uma diminuição relativa dos seus níveis nas células com 120 horas de infecção e em lesão de nervos de pacientes. A expressão de G6PD também demonstrou aumento em amostras provenientes de pacientes como lesão de pele e nervos. Além disso, inibidores específicos (6AN) e o silenciamento gênico de G6PD, foram capazes de reverter os efeitos anteriormente encontrados e diminuir a viabilidade intracelular do bacilo. Devido ao protagonismo de G6PD, um gene localizado no cromossomo X, avançamos em nossas análises com um estudo de associação caso-controle na hanseníase. Para isso, selecionamos SNPs candidatos para genotipagem em uma população do Rio de Janeiro. Nossos resultados mostraram que as SNPs G202A e A376G, são mais frequentes em pacientes do Rio de Janeiro, e a A376G (rs1050829) está modestamente associada à suscetibilidade a hanseníase no sexo masculino. Além disso, utilizando modelo in vitro, a viabilidade do M. leprae não variou entre os diferentes genótipos formados a partir dos SNPs de G6PD em monócitos. Porém, monócitos infectados apresentaram indução da expressão e atividade de G6PD, corroborando com os dados anteriores em células de Schwann. Assim, nossos dados apontam para alterações metabólicas no hospedeiro contribuindo para o melhor entendimento da hanseníase e identificação de possíveis interferentes que gerem promissoras alternativas para o tratamento da doença.
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Para determinar estas modulações, estudamos o metabolismo energético de uma linhagem de células de Schwann humanas (ST8814) infectadas in vitro por M. leprae purificado a partir de extratos de coxim plantar de camundongos atímicos nu/nu. Em resultados anteriores, demonstramos que células de Schwann infectadas eram capazes de captar mais glicose e que este efeito estava atrelado ao aumento da atividade da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), primeira e principal enzima envolvida na oxidação da glicose-6-fosfato pela via das pentoses-fosfato (PPP). Em contrapartida ao aumento da captação de glicose, ocorreu diminuição drástica dos processos de fermentação e potencial elétrico mitocondrial. No presente trabalho, fomos capazes de detectar o aumento da expressão do transportador de glicose (GLUT-1), enzimas envolvidas na produção de NADPH e no combate a espécies reativas de oxigênio, como a glutationa redutase (GSR) e a enzima málica citosólica (ME-1) Ademais, a quantificação relativa de mtDNA mostrou uma diminuição relativa dos seus níveis nas células com 120 horas de infecção e em lesão de nervos de pacientes. A expressão de G6PD também demonstrou aumento em amostras provenientes de pacientes como lesão de pele e nervos. Além disso, inibidores específicos (6AN) e o silenciamento gênico de G6PD, foram capazes de reverter os efeitos anteriormente encontrados e diminuir a viabilidade intracelular do bacilo. Devido ao protagonismo de G6PD, um gene localizado no cromossomo X, avançamos em nossas análises com um estudo de associação caso-controle na hanseníase. Para isso, selecionamos SNPs candidatos para genotipagem em uma população do Rio de Janeiro. Nossos resultados mostraram que as SNPs G202A e A376G, são mais frequentes em pacientes do Rio de Janeiro, e a A376G (rs1050829) está modestamente associada à suscetibilidade a hanseníase no sexo masculino. Além disso, utilizando modelo in vitro, a viabilidade do M. leprae não variou entre os diferentes genótipos formados a partir dos SNPs de G6PD em monócitos. Porém, monócitos infectados apresentaram indução da expressão e atividade de G6PD, corroborando com os dados anteriores em células de Schwann. Assim, nossos dados apontam para alterações metabólicas no hospedeiro contribuindo para o melhor entendimento da hanseníase e identificação de possíveis interferentes que gerem promissoras alternativas para o tratamento da doença.Mycobacterium leprae, an intracellular pathogen that causes leprosy, successfully infects glial cells of the peripheral nervous system, called Schwann cells (SC). The interaction between bacillus and host cell has been the subject of many studies of immunological modulation, demyelination and lipid metabolism but the possible modulations in the energy metabolism of these cells imposed by the pathogen remained neglected for years. To determine these modulations, we studied the energetic metabolism of a strain of human Schwann cells (ST8814) infected in vitro by M. leprae purified from plantar cushion extracts of nu / nu athymic mice. In previous results, we demonstrated that infected Schwann cells were capable of capturing more glucose and that this effect was linked to increased activity of the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), the first and main enzyme involved in the oxidation of glucose in pentosephosphate pathway (PPP). In contrast to the increase in glucose uptake, there was a drastic decrease in fermentation processes and mitochondrial electrical potential. In the present work, we were able to detect increased expression of the glucose transporter (GLUT-1), enzymes involved in the production of NADPH and in combat to reactive oxygen species, such as glutathione reductase (GSR) and cytosolic malic enzyme (ME-1). In addition, relative mtDNA quantification showed a relative decrease in their levels in cells with 120 hours of infection and in nerve damage in patients The G6PD expression also increased in samples from patients such as skin and nerve damage. In addition, specific inhibitors (6AN) or the gene silencing of G6PD, were able to reverse the previously encountered effects and to decrease the intracellular viability of the bacillus. Due to the prominence of G6PD, a gene located in X chromosome, in our analyzes, we proceeded with a case-control association study on leprosy. To perform this, we selected candidate SNPs for genotyping in a population of Rio de Janeiro. Our results showed that G202A and A376G are more frequent in patients from Rio de Janeiro, and A376G (rs1050829) is associated with male leprosy susceptibility. Beyond that, using in vitro model, the M. leprae viability did not vary between the different genotypes that are formed from SNPs of G6PD in monocytes. However, the infected monocytes presented an induction of expression and activity of G6PD, corroborating with previous Schwann cells data. Thus, our data point to metabolic changes in the host, contributing to a better understanding of leprosy and to the identification of possible interferents that could generate promising alternatives for disease treatment.2021-05-07Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.porMycobacterium lepraeGlucoseMetabolismoMycobacterium lepraeGlucoseMetabolismoModulação metabólica induzida pelo Mycobacterium leprae e implicações para a suscetibilidade à hanseníaseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2019Instituto Oswaldo CruzFundação Oswaldo CruzRio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecularinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/43262/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51ORIGINALrychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdfrychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdfapplication/pdf7662503https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/43262/2/rychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdf18d745d22d848ba37cfa4cacabb9c702MD52TEXTrychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdf.txtrychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdf.txtExtracted texttext/plain403535https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/43262/3/rychelle_medeiros_ioc_dout_2019.pdf.txte50323a58eda293b95094e3bb972a8d3MD53icict/432622021-09-13 11:59:22.865oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352021-09-13T14:59:22Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false
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