Subversion of Schwann Cell Glucose Metabolism by Mycobacterium leprae.

Mycobacterium leprae, the intracellular etiological agent of leprosy, infects Schwann promoting irreversible physical disabilities and deformities. These cells are responsible for myelination and maintenance of axonal energy metabolism through export of metabolites, such as lactate and pyruvate. In the present work, we observed that infected Schwann cells increase glucose uptake with a concomitant increase in glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) activity, the key enzyme of the oxidative pentose pathway. We also observed a mitochondria shutdown in infected cells and mitochondrial swelling in pure neural leprosy nerves. The classic Warburg effect described in macrophages infected by Mycobacterium avium was not observed in our model, which presented a drastic reduction in lactate generation and release by infected Schwann cells. This effect was followed by a decrease in lactate dehydrogenase isoform M (LDH-M) activity and an increase in cellular protection against hydrogen peroxide insult in a pentose phosphate pathway and GSH-dependent manner. M. leprae infection success was also dependent of the glutathione antioxidant system and its main reducing power source, the pentose pathway, as demonstrated by a 50 and 70% drop in intracellular viability after treatment with the GSH synthesis inhibitor buthionine sulfoximine, and aminonicotinamide (6-ANAM), an inhibitor of G6PDH 6-ANAM, respectively. We concluded that M. leprae could modulate host cell glucose metabolism to increase the cellular reducing power generation, facilitating glutathione regeneration and consequently free-radical control. The impact of this regulation in leprosy neuropathy is discussed.

Congenital Zika Syndrome Is Associated With Interferon Alfa Receptor 1.

Host factors that influence Congenital Zika Syndrome (CZS) outcome remain elusive. Interferons have been reported as the main antiviral factor in Zika and other flavivirus infections. Here, we accessed samples from 153 pregnant women (77 without and 76 with CZS) and 143 newborns (77 without and 66 with CZS) exposed to ZIKV conducted a case-control study to verify whether interferon alfa receptor 1 (IFNAR1) and interferon lambda 2 and 4 (IFNL2/4) single nucleotide polymorphisms (SNPs) contribute to CZS outcome, and characterized placenta gene expression profile at term. Newborns carrying CG/CC genotypes of rs2257167 in IFNAR1 presented higher risk of developing CZS (OR=3.41; IC=1.35-8.60; Pcorrected=0.032). No association between IFNL SNPs and CZS was observed. Placenta from CZS cases displayed lower levels of IFNL2 and ISG15 along with higher IFIT5. The rs2257167 CG/CC placentas also demonstrated high levels of IFIT5 and inflammation-related genes. We found CZS to be related with exacerbated type I IFN and insufficient type III IFN in placenta at term, forming an unbalanced response modulated by the IFNAR1 rs2257167 genotype. Despite of the low sample size se findings shed light on the host-pathogen interaction focusing on the genetically regulated type I/type III IFN axis that could lead to better management of Zika and other TORCH (Toxoplasma, Others, Rubella, Cytomegalovirus, Herpes) congenital infections.

Interação patógeno-hospedeiro na hanseníase: indução da via de interferon tipo I como potencial mecanismo de sobrevivência do Mycobacterium leprae em macrófagos humanos / Host-pathogen interaction in leprosy: induction of type I IFN pathway as a potential mechanism for survival of mycobacterium leprae in human macrophages

A indução da via de interferon (IFN) do tipo I (IFN-alfa e -beta) é crucial para uma resposta protetora contra infecções virais. Entretanto, estudos recentes demonstraram que esta classe de IFNs tem a ativação mediada por receptores citoplasmáticos de DNA e regula negativamente a resposta protetora contra a infecção por bactérias intracelulares, com destaque para o Mycobacterium tuberculosis, criando um nicho favorável para a replicação micobacteriana. Um estudo anterior do nosso grupo, utilizando uma abordagem de expressão gênica global por microarranjos, demonstrou que a infecção de células de Schwann com Mycobacterium leprae induz genes ativados por IFN do tipo I, com destaque para o gene OASL, o qual codifica a proteína 2’ 5’ oligoadenilato sintetase like. No presente estudo, esses resultados foram estendidos e validados utilizando o modelo de macrófagos derivados de células THP-1. Nossos dados demonstram que a OASL foi induzida por M. leprae vivo, mas não M. bovis BCG ou M. leprae morto. Adicionalmente, a transfecção de DNA de M. leprae, mas não de RNA, induziu a produção de OASL. Em nosso modelo, a infecção por M. leprae não foi capaz de induzir a produção de IFN-alfa, assim como o tratamento CpG não induziu OASL, excluindo assim a sinalização de DNA mediada por TLR9. Além disso, mostramos evidências da permeabilização fagossomal mediada pelo fator de virulência micobacteriano ESAT-6, a qual permite acesso do conteúdo do fagossomo ao citoplasma e, consequente, produção de IFN-beta. O bloqueio farmacológico de TBK1 foi capaz de inibir a produção de OASL mediada pela infecção com M. leprae, indicando, dessa forma, que a indução de IFN-beta e seus genes a jusante, como o OASL, ocorre através do eixo de sinalização STING/TBK1/IRF3...

The induction of interferon pathway (IFN) type I (IFN-alfa and-beta) is crucial for a protective response against viral infections. However, emergent research has shown that type I IFNs and cytoplasmic DNA signaling are negative regulators of the protective response against infection by intracellular bacteria, such as Mycobacterium tuberculosis, and provide a favorable niche for mycobacterial replication. Recently, using an approach of global geneexpression by microarray, our group showed that Schwann cells infection with Mycobacterium leprae induced genes activated by IFN type I, highlighting the OASL gene,which encodes the 2 '5' oligoadenylate synthetase like protein. In the present work, these results were extended and validated using the THP-1-derived macrophages model. Our datademonstrate that OASL and type I IFN pathway was upregulated by M. leprae, but not M. bovis BCG or dead M. leprae, in macrophage-like THP-1 infected cells. In addition, M. leprae DNA transfection but not RNA, was able to induce OASL production. In our model, M. leprae infection was not able to induce IFN-alfa and OASL was not induced by CpG, therefore excluding a TLR9 dependent pathway. Furthermore, we show evidence of fagossomal permeabilization mediated by mycobacterial virulence factor ESAT-6, which enables accessof contents of the phagosome to host cytoplasm and subsequent induction of IFN-beta. Pharmacological blockage of TBK1 was able to inhibit M. leprae-induced OASL mRNA expression, indicating thereby that the IFN-beta induction and its downstream genes, such as OASL occur through the STING/TBK1/IRF3 pathway...

Interação patógeno-hospedeiro na hanseníase: indução da via de interferon tipo I como potencial mecanismo de sobrevivência do Mycobacterium leprae em macrófagos humanos / Host-pathogen interaction in leprosy: induction of type I IFN pathway as a potential mechanism for survival of mycobacterium leprae in human macrophages

A indução da via de interferon (IFN) do tipo I (IFN-alfa e -beta) é crucial para uma resposta protetora contra infecções virais. Entretanto, estudos recentes demonstraram que esta classe de IFNs tem a ativação mediada por receptores citoplasmáticos de DNA e regula negativamente a resposta protetora contra a infecção por bactérias intracelulares, com destaque para o Mycobacterium tuberculosis, criando um nicho favorável para a replicação micobacteriana. Um estudo anterior do nosso grupo, utilizando uma abordagem de expressão gênica global por microarranjos, demonstrou que a infecção de células de Schwann com Mycobacterium leprae induz genes ativados por IFN do tipo I, com destaque para o gene OASL, o qual codifica a proteína 2 5 oligoadenilato sintetase like. No presente estudo, esses resultados foram estendidos e validados utilizando o modelo de macrófagos derivados de células THP-1. Nossos dados demonstram que a OASL foi induzida por M. leprae vivo, mas não M. bovis BCG ou M. leprae morto. Adicionalmente, a transfecção de DNA de M. leprae, mas não de RNA, induziu a produção de OASL. Em nosso modelo, a infecção por M. leprae não foi capaz de induzir a produção de IFN-alfa, assim como o tratamento CpG não induziu OASL, excluindo assim a sinalização de DNA mediada por TLR9. Além disso, mostramos evidências da permeabilização fagossomal mediada pelo fator de virulência micobacteriano ESAT-6, a qual permite acesso do conteúdo do fagossomo ao citoplasma e, consequente, produção de IFN-beta. O bloqueio farmacológico de TBK1 foi capaz de inibir a produção de OASL mediada pela infecção com M. leprae, indicando, dessa forma, que a indução de IFN-beta e seus genes a jusante, como o OASL, ocorre através do eixo de sinalização STING/TBK1/IRF3.

Interessantemente, o silenciamento gênico de OASL resultou na redução da viabilidade intracelular do M. leprae juntamente com redução da liberação da quimiocina CCL2/MCP-1 induzida por M. leprae. Entretanto, a transfecção de DNA seguida por infecção com M. bovis BCG foi capaz de reverter o fenótipo avirulento dessa bactéria, aumentado sua viabilidade intracelular e induzindo altos níveis de CCL2/MCP-1. Dessa maneira, nossos dados sugerem que a ativação da via de IFN tipo I é, de fato, capaz de inibir a reposta protetora do hospedeiro contra micobactérias, criando um ambiente favorável para a sobrevivência da micobactéria no ambiente intracelular, representando assim um potencial alvo para intervenções farmacológicas e/ou prevenção. (AU)

The induction of interferon pathway (IFN) type I (IFN-alfa and-beta) is crucial for a protective response against viral infections. However, emergent research has shown that type I IFNs and cytoplasmic DNA signaling are negative regulators of the protective response against infection by intracellular bacteria, such as Mycobacterium tuberculosis, and provide a favorable niche for mycobacterial replication. Recently, using an approach of global geneexpression by microarray, our group showed that Schwann cells infection with Mycobacterium leprae induced genes activated by IFN type I, highlighting the OASL gene,which encodes the 2 '5' oligoadenylate synthetase like protein. In the present work, these results were extended and validated using the THP-1-derived macrophages model. Our datademonstrate that OASL and type I IFN pathway was upregulated by M. leprae, but not M. bovis BCG or dead M. leprae, in macrophage-like THP-1 infected cells. In addition, M. leprae DNA transfection but not RNA, was able to induce OASL production. In our model, M. leprae infection was not able to induce IFN-alfa and OASL was not induced by CpG, therefore excluding a TLR9 dependent pathway. Furthermore, we show evidence of fagossomal permeabilization mediated by mycobacterial virulence factor ESAT-6, which enables accessof contents of the phagosome to host cytoplasm and subsequent induction of IFN-beta. Pharmacological blockage of TBK1 was able to inhibit M. leprae-induced OASL mRNA expression, indicating thereby that the IFN-beta induction and its downstream genes, such as OASL occur through the STING/TBK1/IRF3 pathway.

Interestingly, OASL targeted silencingdirectly decreased intracellular M. leprae survival and impaired the CCL2/MCP-1 secretion. Furthermore, M. leprae DNA transfection followed by infection with M. bovis BCG has reverted the avirulent infection phenotype of this mycobacteria, increasing its intracellular viability and inducing high levels of CCL2/MCP-1. Together, these results suggest that OASL plays an important role in the response to mycobacteria and provide a potentialpharmacological target for prevention or intervention. (AU)

Interação patógeno-hospedeiro na hanseníase: indução da via de interferon tipo I como potencial mecanismo de sobrevivência do Mycobacterium leprae em macrófagos humanos / Host-pathogen interaction in leprosy: induction of type I IFN pathway as a potential mechanism for survival of mycobacterium leprae in human macrophages

A indução da via de interferon (IFN) do tipo I (IFN-alfa e -beta) é crucial para uma resposta protetora contra infecções virais. Entretanto, estudos recentes demonstraram que esta classe de IFNs tem a ativação mediada por receptores citoplasmáticos de DNA e regula negativamente a resposta protetora contra a infecção por bactérias intracelulares, com destaque para o Mycobacterium tuberculosis, criando um nicho favorável para a replicação micobacteriana. Um estudo anterior do nosso grupo, utilizando uma abordagem de expressão gênica global por microarranjos, demonstrou que a infecção de células de Schwann com Mycobacterium leprae induz genes ativados por IFN do tipo I, com destaque para o gene OASL, o qual codifica a proteína 2 5 oligoadenilato sintetase like. No presente estudo, esses resultados foram estendidos e validados utilizando o modelo de macrófagos derivados de células THP-1. Nossos dados demonstram que a OASL foi induzida por M. leprae vivo, mas não M. bovis BCG ou M. leprae morto. Adicionalmente, a transfecção de DNA de M. leprae, mas não de RNA, induziu a produção de OASL. Em nosso modelo, a infecção por M. leprae não foi capaz de induzir a produção de IFN-alfa, assim como o tratamento CpG não induziu OASL, excluindo assim a sinalização de DNA mediada por TLR9. Além disso, mostramos evidências da permeabilização fagossomal mediada pelo fator de virulência micobacteriano ESAT-6, a qual permite acesso do conteúdo do fagossomo ao citoplasma e, consequente, produção de IFN-beta. O bloqueio farmacológico de TBK1 foi capaz de inibir a produção de OASL mediada pela infecção com M. leprae, indicando, dessa forma, que a indução de IFN-beta e seus genes a jusante, como o OASL, ocorre através do eixo de sinalização STING/TBK1/IRF3.

Interessantemente, o silenciamento gênico de OASL resultou na redução da viabilidade intracelular do M. leprae juntamente com redução da liberação da quimiocina CCL2/MCP-1 induzida por M. leprae. Entretanto, a transfecção de DNA seguida por infecção com M. bovis BCG foi capaz de reverter o fenótipo avirulento dessa bactéria, aumentado sua viabilidade intracelular e induzindo altos níveis de CCL2/MCP-1. Dessa maneira, nossos dados sugerem que a ativação da via de IFN tipo I é, de fato, capaz de inibir a reposta protetora do hospedeiro contra micobactérias, criando um ambiente favorável para a sobrevivência da micobactéria no ambiente intracelular, representando assim um potencial alvo para intervenções farmacológicas e/ou prevenção. (AU)

The induction of interferon pathway (IFN) type I (IFN-alfa and-beta) is crucial for a protective response against viral infections. However, emergent research has shown that type I IFNs and cytoplasmic DNA signaling are negative regulators of the protective response against infection by intracellular bacteria, such as Mycobacterium tuberculosis, and provide a favorable niche for mycobacterial replication. Recently, using an approach of global geneexpression by microarray, our group showed that Schwann cells infection with Mycobacterium leprae induced genes activated by IFN type I, highlighting the OASL gene,which encodes the 2 '5' oligoadenylate synthetase like protein. In the present work, these results were extended and validated using the THP-1-derived macrophages model. Our datademonstrate that OASL and type I IFN pathway was upregulated by M. leprae, but not M. bovis BCG or dead M. leprae, in macrophage-like THP-1 infected cells. In addition, M. leprae DNA transfection but not RNA, was able to induce OASL production. In our model, M. leprae infection was not able to induce IFN-alfa and OASL was not induced by CpG, therefore excluding a TLR9 dependent pathway. Furthermore, we show evidence of fagossomal permeabilization mediated by mycobacterial virulence factor ESAT-6, which enables accessof contents of the phagosome to host cytoplasm and subsequent induction of IFN-beta. Pharmacological blockage of TBK1 was able to inhibit M. leprae-induced OASL mRNA expression, indicating thereby that the IFN-beta induction and its downstream genes, such as OASL occur through the STING/TBK1/IRF3 pathway.

Interestingly, OASL targeted silencingdirectly decreased intracellular M. leprae survival and impaired the CCL2/MCP-1 secretion. Furthermore, M. leprae DNA transfection followed by infection with M. bovis BCG has reverted the avirulent infection phenotype of this mycobacteria, increasing its intracellular viability and inducing high levels of CCL2/MCP-1. Together, these results suggest that OASL plays an important role in the response to mycobacteria and provide a potentialpharmacological target for prevention or intervention. (AU)

Interação patógeno-hospedeiro na hanseníaseindução da via de interferon tipo I como potencial mecanismo de sobrevivência do Mycobacterium leprae em macrófagos humanos

A indução da via de interferon (IFN) do tipo I (IFN-\03B1 e -\03B2) é crucial para uma resposta protetora contra infecções virais. Entretanto, estudos recentes demonstraram que esta classe de IFNs tem a ativação mediada por receptores citoplasmáticos de DNA e regula negativamente a resposta protetora contra a infecção por bactérias intracelulares, com destaque para o Mycobacterium tuberculosis, criando um nicho favorável para a replicação micobacteriana. Um estudo anterior do nosso grupo, utilizando uma abordagem de expressão gênica global por microarranjos, demonstrou que a infecção de células de Schwann com Mycobacterium leprae induz genes ativados por IFN do tipo I, com destaque para o gene OASL, o qual codifica a proteína 2\2019 5\2019 oligoadenilato sintetase like. No presente estudo, esses resultados foram estendidos e validados utilizando o modelo de macrófagos derivados de célulasTHP-1. Nossos dados demonstram que a OASL foi induzida por M. leprae vivo, mas não M. bovis BCG ou M. leprae morto. Adicionalmente, a transfecção de DNA de M. leprae, mas não de RNA, induziu a produção de OASL. Em nosso modelo, a infecção por M. leprae não foi capaz de induzir a produção de IFN-\03B1, assim como o tratamento CpG não induziu OASL, excluindo assim a sinalização de DNA mediada por TLR9 Além disso, mostramos evidências da permeabilização fagossomal mediada pelo fator de virulência micobacteriano ESAT-6, a qual permite acesso do conteúdo do fagossomo ao citoplasma e, consequente, produção de IFN-\03B2. O bloqueio farmacológico de TBK1 foi capaz de inibir a produção de OASL mediada pela infecção com M. leprae, indicando, dessa forma, que a indução de IFN-\03B2 e seus genes a jusante, como o OASL, ocorre através do eixo de sinalização STING/TBK1/IRF3. Interessantemente, o silenciamento gênico de OASL resultou na redução da viabilidade intracelular do M. leprae juntamente com redução da liberação da quimiocina CCL2/MCP-1 induzida por M. leprae. Entretanto, a transfecção de DNA seguida por infecção com M. bovis BCG foi capaz de reverter o fenótipo avirulento dessa bactéria, aumentado sua viabilidade intracelular e induzindo altos níveis de CCL2/MCP-1. Dessa maneira, nossos dados sugerem que a ativação da via de IFN tipo I é, de fato, capaz de inibir a reposta protetora do hospedeiro contra micobactérias, criando um ambiente favorável para a sobrevivência da micobactéria no ambiente intracelular, representando assim um potencial alvo para intervenções farmacológicas e/ou prevenção

Interação patógeno-hospedeiro na hanseníase: indução da via de interferon tipo I como potencial mecanismo de sobrevivência do Mycobacterium leprae em macrófagos humanos / Host-pathogen interaction in leprosy: induction of type I IFN pathway as a potential mechanism for survival of mycobacterium leprae in human macrophages

A indução da via de interferon (IFN) do tipo I (IFN-alfa e -beta) é crucial para uma resposta protetora contra infecções virais. Entretanto, estudos recentes demonstraram que esta classe de IFNs tem a ativação mediada por receptores citoplasmáticos de DNA e regula negativamente a resposta protetora contra a infecção por bactérias intracelulares, com destaque para o Mycobacterium tuberculosis, criando um nicho favorável para a replicação micobacteriana. Um estudo anterior do nosso grupo, utilizando uma abordagem de expressão gênica global por microarranjos, demonstrou que a infecção de células de Schwann com Mycobacterium leprae induz genes ativados por IFN do tipo I, com destaque para o gene OASL, o qual codifica a proteína 2 5 oligoadenilato sintetase like. No presente estudo, esses resultados foram estendidos e validados utilizando o modelo de macrófagos derivados de células THP-1. Nossos dados demonstram que a OASL foi induzida por M. leprae vivo, mas não M. bovis BCG ou M. leprae morto. Adicionalmente, a transfecção de DNA de M. leprae, mas não de RNA, induziu a produção de OASL. Em nosso modelo, a infecção por M. leprae não foi capaz de induzir a produção de IFN-alfa, assim como o tratamento CpG não induziu OASL, excluindo assim a sinalização de DNA mediada por TLR9. Além disso, mostramos evidências da permeabilização fagossomal mediada pelo fator de virulência micobacteriano ESAT-6, a qual permite acesso do conteúdo do fagossomo ao citoplasma e, consequente, produção de IFN-beta. O bloqueio farmacológico de TBK1 foi capaz de inibir a produção de OASL mediada pela infecção com M. leprae, indicando, dessa forma, que a indução de IFN-beta e seus genes a jusante, como o OASL, ocorre através do eixo de sinalização STING/TBK1/IRF3.

Interessantemente, o silenciamento gênico de OASL resultou na redução da viabilidade intracelular do M. leprae juntamente com redução da liberação da quimiocina CCL2/MCP-1 induzida por M. leprae. Entretanto, a transfecção de DNA seguida por infecção com M. bovis BCG foi capaz de reverter o fenótipo avirulento dessa bactéria, aumentado sua viabilidade intracelular e induzindo altos níveis de CCL2/MCP-1. Dessa maneira, nossos dados sugerem que a ativação da via de IFN tipo I é, de fato, capaz de inibir a reposta protetora do hospedeiro contra micobactérias, criando um ambiente favorável para a sobrevivência da micobactéria no ambiente intracelular, representando assim um potencial alvo para intervenções farmacológicas e/ou prevenção. (AU)

The induction of interferon pathway (IFN) type I (IFN-alfa and-beta) is crucial for a protective response against viral infections. However, emergent research has shown that type I IFNs and cytoplasmic DNA signaling are negative regulators of the protective response against infection by intracellular bacteria, such as Mycobacterium tuberculosis, and provide a favorable niche for mycobacterial replication. Recently, using an approach of global geneexpression by microarray, our group showed that Schwann cells infection with Mycobacterium leprae induced genes activated by IFN type I, highlighting the OASL gene,which encodes the 2 '5' oligoadenylate synthetase like protein. In the present work, these results were extended and validated using the THP-1-derived macrophages model. Our datademonstrate that OASL and type I IFN pathway was upregulated by M. leprae, but not M. bovis BCG or dead M. leprae, in macrophage-like THP-1 infected cells. In addition, M. leprae DNA transfection but not RNA, was able to induce OASL production. In our model, M. leprae infection was not able to induce IFN-alfa and OASL was not induced by CpG, therefore excluding a TLR9 dependent pathway. Furthermore, we show evidence of fagossomal permeabilization mediated by mycobacterial virulence factor ESAT-6, which enables accessof contents of the phagosome to host cytoplasm and subsequent induction of IFN-beta. Pharmacological blockage of TBK1 was able to inhibit M. leprae-induced OASL mRNA expression, indicating thereby that the IFN-beta induction and its downstream genes, such as OASL occur through the STING/TBK1/IRF3 pathway.

Interestingly, OASL targeted silencingdirectly decreased intracellular M. leprae survival and impaired the CCL2/MCP-1 secretion. Furthermore, M. leprae DNA transfection followed by infection with M. bovis BCG has reverted the avirulent infection phenotype of this mycobacteria, increasing its intracellular viability and inducing high levels of CCL2/MCP-1. Together, these results suggest that OASL plays an important role in the response to mycobacteria and provide a potentialpharmacological target for prevention or intervention. (AU)