A Ameaça da Tuberculose Resistente a Medicamentos
Analisando o aumento da tuberculose resistente a medicamentos e suas implicações para o tratamento.
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Índice
- O Desafio da TB Resistente a Medicamentos
- A Camada Celular da Bactéria TB
- Mudanças nos Lipídios com a Resistência a Medicamentos
- O Estudo das Cepas Resistentes a Medicamentos
- Entendendo as Relações entre PDIMs e PIMs
- O Papel da Exposição Superficial
- Associação com Macrófagos
- O Impacto da Resistência a Medicamentos nos Resultados das Infecções
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
Tuberculose (TB) é uma infecção séria causada por um germes chamado Mycobacterium tuberculosis. É uma das maiores causas de morte no mundo, resultando em cerca de 1,3 milhões de mortes por ano. A TB afeta principalmente os pulmões, mas pode prejudicar outras partes do corpo também. A galera pega TB pelo ar quando uma pessoa infectada tosse ou espirra.
O Desafio da TB Resistente a Medicamentos
Nos últimos anos, a TB ficou mais difícil de tratar por causa da resistência a medicamentos. Isso quer dizer que algumas cepas de TB não respondem aos tratamentos padrão. Os tipos de TB resistente a medicamentos que mais preocupam são a multidrogas resistente (MDR), pré-extensivamente resistente (pre-XDR) e extensivamente resistente (XDR). Com o aumento da resistência a medicamentos, diagnosticar e tratar a TB se torna mais complicado.
A Camada Celular da Bactéria TB
A camada celular do Mycobacterium tuberculosis é uma proteção que mantém as bactérias seguras do ambiente e dos remédios. Ela é feita principalmente de carboidratos e lipídios, que são tipos de gorduras. Essa camada tem partes diferentes: uma membrana plasmática interna, uma parede celular central e uma camada externa feita de ácidos micólicos.
Importância da Camada Celular
A camada celular funciona como uma barreira contra muitos remédios anti-TB, sendo crucial para a sobrevivência das bactérias. Analisando como a camada celular muda com a resistência a medicamentos, os pesquisadores conseguem entender melhor como a TB interage com o corpo humano.
Mudanças nos Lipídios com a Resistência a Medicamentos
Pesquisas recentes indicam que certos lipídios na camada celular podem variar entre diferentes cepas de Mycobacterium tuberculosis, principalmente nas resistentes a medicamentos. Dois tipos importantes de lipídios são os dimicroceratos de ftiocerol (PDIMs) e os mannosídeos de fosfatidil-mio-inositol (PIMs).
PDIMs e Seu Papel
Os PDIMs são moléculas de gordura que ajudam as bactérias TB a sobreviver, impedindo a entrada de remédios. Eles parecem ter um papel em como as bactérias interagem com o sistema imunológico. Pesquisas anteriores sugeriram que cepas resistentes a medicamentos podem ter níveis mais altos de PDIMs.
PIMs e Sua Importância
Os PIMs são diferentes dos PDIMs; eles são mais solúveis em água e têm várias funções durante o processo de infecção. Mudanças nos PIMs, especialmente os de ordem superior, estão ligadas a quão bem a TB infecta e cresce nas células humanas.
O Estudo das Cepas Resistentes a Medicamentos
Para entender como as cepas resistentes a medicamentos da TB diferem das sensíveis, os pesquisadores analisaram 11 cepas diferentes de M. tuberculosis, variando de sensíveis a mais resistentes, como MDR e pre-XDR. Essa pesquisa se concentrou na composição dos lipídios nas camadas celulares delas.
Principais Descobertas
Aumento de PDIMs: Todas as cepas resistentes mostraram níveis mais altos de PDIMs em comparação com as sensíveis. Isso sugere que, à medida que a resistência a medicamentos aumenta, os PDIMs também aumentam.
Diminuição de PIMs: Ao contrário dos PDIMs, os níveis de PIMs, especialmente os de ordem superior, diminuíram nas cepas resistentes. Isso pode afetar como a TB interage com as células imunológicas.
Variabilidade Específica de Cepas: Cada cepa apresentou perfis lipídicos únicos. Algumas mostraram mais PDIMs, mas menos PIMs, ilustrando a complexidade da adaptação da TB à pressão dos medicamentos.
Taxas de Infecção e Crescimento: Quando células imunológicas humanas (Macrófagos) foram expostas a diferentes cepas de TB, as resistentes tiveram menor associação, mas taxas de crescimento aumentadas nas fases iniciais da infecção. Isso indica que, embora não sejam absorvidas facilmente, podem crescer rapidamente uma vez dentro das células imunológicas.
Entendendo as Relações entre PDIMs e PIMs
O estudo apontou uma mudança significativa na proporção de PDIMs para PIMs nas cepas resistentes, o que pode afetar como as bactérias interagem com o sistema imunológico do hospedeiro. Uma maior proporção de PDIMs:PIMs sugere uma maior hidrofobicidade, ou seja, uma natureza repelente à água da superfície bacteriana, dificultando a luta do sistema imunológico contra a infecção.
O Papel da Exposição Superficial
O ManLAM, um tipo de lipoglicano ligado aos PIMs, também foi estudado. Curiosamente, enquanto os níveis totais de ManLAM não variaram muito entre as diferentes cepas, sua exposição superficial aumentou nas cepas resistentes. Isso significa que, mesmo que a quantidade total de ManLAM permaneça estável, ele pode ser mais acessível para respostas imunológicas, potencialmente melhorando a capacidade das bactérias de escapar da detecção pelo sistema imunológico.
Associação com Macrófagos
Pesquisas mostraram que as cepas resistentes têm uma associação significativamente menor com macrófagos humanos em comparação com as cepas sensíveis. Os macrófagos são uma das primeiras linhas de defesa contra infecções, incluindo a TB. Portanto, a habilidade da TB de evitar ser absorvida por essas células imunológicas pode levar a infecções mais sérias.
Variação entre Cepas
Diferentes cepas mostraram diferenças notáveis em como se associaram com os macrófagos. Por exemplo, algumas cepas resistentes mostraram uma associação ruim, sugerindo que mudanças específicas na composição de suas camadas celulares podem ser responsáveis por essa interação reduzida.
O Impacto da Resistência a Medicamentos nos Resultados das Infecções
Analisando especificamente a cepa Pre-XDR, ela apresentou taxas de absorção menores em macrófagos, mas uma taxa de crescimento intracelular aumentada logo após a infecção, em comparação com a cepa sensível padrão H37Rv. Isso indica uma habilidade única das cepas resistentes de prosperar dentro das células do hospedeiro, apesar de serem menos eficientemente absorvidas.
Conclusão
À medida que a TB continua a evoluir, entender a relação entre resistência a medicamentos e a composição de sua camada celular é fundamental. O aumento de PDIMs e a diminuição de PIMs, além das mudanças nas proporções lipídicas, destacam a complexidade da adaptação da TB à pressão dos medicamentos. Esses conhecimentos podem ajudar a desenvolver novos tratamentos e estratégias para gerenciar melhor as infecções por TB, especialmente aquelas causadas por cepas resistentes a medicamentos.
Direções Futuras
Pesquisas em andamento vão precisar examinar mais cepas e diferentes categorias de resistência a medicamentos para entender completamente como a camada celular da TB muda ao longo do tempo e como isso afeta seu comportamento no corpo humano. Esse conhecimento será chave para desenvolver estratégias eficazes para combater essa ameaça persistente à saúde pública.
Título: Drug resistant Mycobacterium tuberculosis strains have altered cell envelope hydrophobicity that influences infection outcomes in human macrophages
Resumo: Mycobacterium tuberculosis (M.tb), the causative agent of tuberculosis (TB), is considered one of the top infectious killers in the world. In recent decades, drug resistant (DR) strains of M.tb have emerged that make TB even more difficult to treat and pose a threat to public health. M.tb has a complex cell envelope that provides protection to the bacterium from chemotherapeutic agents. Although M.tb cell envelope lipids have been studied for decades, very little is known about how their levels change in relation to drug resistance. In this study, we examined changes in the cell envelope lipids [namely, phthiocerol dimycocerosates (PDIMs)], glycolipids [phosphatidyl-myo-inositol mannosides (PIMs)], and the PIM associated lipoglycans [lipomannan (LM); mannose-capped lipoarabinomannan (ManLAM)] of 11 M.tb strains that range from drug susceptible (DS) to multi-drug resistant (MDR) to pre-extensively drug resistant (pre-XDR). We show that there was an increase in the PDIMs:PIMs ratio as drug resistance increases, and provide evidence of PDIM species only present in the DR-M.tb strains studied. Overall, the LM and ManLAM cell envelope levels did not differ between DS- and DR-M.tb strains, but ManLAM surface exposure proportionally increased with drug resistance. Evaluation of host-pathogen interactions revealed that DR-M.tb strains have decreased association with human macrophages compared to DS strains. The pre-XDR M.tb strain with the largest PDIMs:PIMs ratio had decreased uptake, but increased intracellular growth rate at early time points post-infection when compared to the DS-M.tb strain H37Rv. These findings suggest that PDIMs may play an important role in drug resistance and that this observed increase in hydrophobic cell envelope lipids on the DR-M.tb strains studied may influence M.tb-host interactions. AUTHOR SUMMARYTuberculosis (TB) is a leading cause of death due to an infectious organism and is caused by the bacteria Mycobacterium tuberculosis (M.tb). Drug resistant (DR) forms of TB have emerged over the past few decades which make the disease even more difficult to diagnose and treat. Currently, there is very little known about how the bacteria changes as it becomes more drug resistant. Here, we used biochemical techniques to study differences in the M.tb cell envelope across drug resistance categories. We examined 11 M.tb strains that range from drug-susceptible (DS) to multi-drug resistant (MDR) to pre-extensively drug resistant (pre-XDR) and observed that levels of hydrophobic phthiocerol dimycocerosates were increased and levels of hydrophilic higher-order phosphatidyl-myo-inositol mannosides were decreased in DR-M.tb strains compared to DS strains. We also found that DR-M.tb strains had decreased association with human macrophages, and that the pre-XDR-M.tb strain with the highest ratio of hydrophobic to hydrophilic lipids had decreased uptake but increased intracellular growth in macrophages at early timepoints after infection. Our study provides exciting insights into changes in the cell envelope composition of DR-M.tb strains and how these changes may influence infection outcomes in human macrophages.
Autores: Alyssa Schami, M. N. Islam, M. Wall, A. Hicks, R. Meredith, B. Kreiswirth, B. Mathema, J. T. Belisle, J. B. Torrelles
Última atualização: 2024-04-11 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.10.588986
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.10.588986.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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