Reduction of host cell mitochondrial activity as Mycobacterium leprae's strategy to evade host innate immunity.

Leprosy is a much-feared incapacitating infectious disease caused by Mycobacterium leprae or M lepromatosis, annually affecting roughly 200,000 people worldwide. During host-pathogen interaction, M leprae subverts the immune response, leading to development of disease. Throughout the last few decades, the impact of energy metabolism on the control of intracellular pathogens and leukocytic differentiation has become more evident. Mitochondria play a key role in regulating newly-discovered immune signaling pathways by controlling redox metabolism and the flow of energy besides activating inflammasome, xenophagy, and apoptosis. Likewise, this organelle, whose origin is probably an alphaproteobacterium, directly controls the intracellular pathogens attempting to invade its niche, a feature conquered at the expense of billions of years of coevolution. In the present review, we discuss the role of reduced host cell mitochondrial activity during M leprae infection and the consequential fates of M leprae and host innate immunity. Conceivably, inhibition of mitochondrial energy metabolism emerges as an overlooked and novel mechanism developed by M leprae to evade xenophagy and the host immune response.

Análise do impacto do remodelamento do metabolismo central da célula de Schwann infectada pelo Mycobacterium leprae sobre neurônios

A hanseníase é uma doença infectocontagiosa causada pelo patógeno intracelular Mycobacterium leprae. Conhecida por afetar o sistema nervoso periférico, a doença causa sintomas dermatoneurológicos nos pacientes, como lesões com hipoalgesia, podendo evoluir a danos neurais mais graves. No Brasil foram registrados em 2018 2.109 casos de incapacidade física resultantes da doença, o que lamentavelmente ainda parece ser fruto de subnotificação. O acometimento neural observado na doença tem sido atribuído à predileção do M. leprae em infectar células de Schwann e macrófagos. Na literatura, cada vez mais é atribuído às células da glia o suporte energético axonal e seu desequilíbrio associado a um fator agravante de doenças neurodegenerativas. Previamente demonstramos que o M. leprae é capaz de promover alterações no metabolismo oxidativo das células de Schwann in vitro, como o aumento na captação da glicose, diminuição do metabolismo fermentativo e do potencial elétrico mitocondrial. Adicionalmente, axônios com mitocôndrias inchadas foram observados em biópsias de nervos de pacientes com hanseníase. No presente trabalho, foi investigado a rota do carbono 6 de glicose 13C6 ao longo das vias de síntese de aminoácidos, confirmando seu desvio para a via das pentoses. Além disso, observamos que o M. leprae utiliza a glicose da célula hospedeira como fonte de carbono para a biossíntese dos seus aminoácidos. A incubação do bacilo em meio axênico com 13C6 é incapaz de promover tal processo observado com as células hospedeiras. O impacto deste desvio metabólico da célula glial sobre a fisiologia neuronal foi avaliado a partir da incubação de meio condicionado de células de Schwann infectadas, em cultura de neurônios primários do gânglio da raiz dorsal e em neurônios de linhagem. O tratamento afetou drasticamente a morfologia e a viabilidade dos neurônios. Ainda, observamos a partir de lactato C14 que o lactato nas células de Schwann é desviado para a síntese lipídica, contribuindo para a exacerbação na formação dos corpúsculos lipídicos durante a infecção. Lipídios marcados com C14 também foram observados no sobrenadante das células e, interessantemente, neurônios expostos a estes sobrenadantes diminuem sua viabilidade. O efeito neurotóxico é atenuado pela inibição farmacológica da via das pentoses fosfato. Acreditamos que o efeito neuro-protetor observado durante a inibição da via das pentoses ocorra a partir da diminuição da síntese lipídica e subsequente recuperação metabólica da célula de Schwann infectada. Coletivamente, nossos resultados sugerem que as alterações no metabolismo das células de Schwann infectadas pelo M. leprae podem estar correlacionadas com o dano neural na hanseníase, representando um mecanismo até o momento não explorado

Modulação da Produção de Lactato por Células de Schwann Infectadas pelo Mycobacterium leprae e sua Implicação na Neuropatia Hansênica

A hanseníase caracteriza-se como uma doença infectocontagiosa crônica, com grande potencial incapacitante, cujo agente etiológico é o Mycobacterium leprae. O bacilo é a única bactéria conhecida capaz de infectar o sistema nervoso periférico, afetando principalmente macrófagos e células de Schwann, gerando desmielinização segmentar e perda axonal. Acredita-se até o momento que a lesão do nervo é resultado da infecção do M. leprae ao parênquima neural, o que gera recrutamento de células polimorfonucleares e subsequente neurite. Muito tem se estudado sobre o metabolismo de células gliais no sistema nervoso central e, nos últimos anos, no sistema nervoso periférico. O lactato é um produto da glicólise anaeróbia e desempenha um papel importante no metabolismo axonal, sendo exportado pelas células de Schwann para os axônios através de transportadores específicos, onde é então metabolizado, representando a principal fonte de energia axonal. No presente estudo, foi observada a redução de liberação de lactato por células de Schwann infectadas pelo M. leprae e, apesar desta redução, as células infectadas superexpressaram os transportadores de monocarboxilatos (MCT). Além disso, a adição dos sobrenadantes de células de Schwann infectadas em culturas de neurônios primários demonstrou visível efeito neurotóxico Através do uso do 6-ANAM, inibidor específico da glicose 6-fosfato desidrogenase (G6PD), principal enzima da via das pentoses fosfato, constatamos que a liberação de lactato por células de Schwann infectadas é restaurada e a viabilidade do M. leprae diminui. Análises preliminares do fluxo de carbono demonstraram grande incorporação de carbono oriundo da via das pentoses fosfato em aminoácidos essenciais em células infectadas pelo bacilo. Por fim, a inibição da via das pentoses reverteu parcialmente o efeito neurotóxico presente nos meios condicionados por células de Schwann infectadas. Assim, a modulação do metabolismo energético da célula hospedeira pode representar um novo mecanismo de insulto axonal relacionado à infecção pelo M. leprae, sendo a via das pentoses fosfato uma rota extremamente importante para a viabilidade do bacilo, e por esse motivo, um alvo em potencial para o desenvolvimento de novas ferramentas terapêuticas para o controle da Hanseníase e da neuropatia associada a esta doença