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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.9.2014.tde-27052015-150852
Documento
Autor
Nome completo
Juliana Gonçalves dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Hirata, Mario Hiroyuki (Presidente)
Colli, Celia
Sato, Daisy Nakamura
Título em português
Análise da expressão de genes relacionados ao metabolismo do ferro em macrófagos humanos infectados com cepas de Mycobacterium tuberculosis
Palavras-chave em português
Expressão gênica
Ferro
Micobactéria
Tuberculose
Virulência
Resumo em português
O ferro (Fe) é um dos metais mais importantes para a homeostase. Está envolvido em vários processos fisiológicos como, por exemplo, processo redox, síntese de DNA, metabolismo energético e transporte de biomoléculas. A regulação da concentração deste metal é bem controlada já que o seu excesso pode culminar na produção de espécies reativas de oxigênio que causam dano celular e sua escassez inibe o sistema imunológico. Um dos elementos chaves para o sucesso da cura de doenças infecciosas está na capacidade do hospedeiro em conter a proliferação do microrganismo e na ativação controlada da imunidade celular. Assim como os organismos eucariotos, grande parte dos organismos procariotos necessita de Fe para proliferação e manutenção das atividades biológicas. Deste modo, a interação entre esses dois organismos promove uma batalha para a captura deste metal que pode influenciar no curso de uma doença infecciosa tanto para o beneficio do hospedeiro quanto para o patógeno invasor. A Tuberculose (TB) é a maior causa de morte por doença infecciosa em adultos no mundo sendo responsável pela morte de 1 milhão de pessoas anualmente. Embora a doença tenha grande possibilidade de cura e tratamento disponível para a população, a reincidência de TB é alta e o surgimento de cepas resistentes à antibioticoterapia cresce gradativamente. Diante disso, é necessário compreender cada vez mais o processo fisiopatológico envolvido na TB para buscar novos alvos terapêuticos para cura e redução dos índices de mortalidade. O presente estudo tem como objetivo avaliar a expressão de genes envolvidos na homeostase do ferro em macrófagos humanos após a infecção com Mycobacterium tuberculosis H37Rv e o isolado clinico hipervirulento Mycobacterium tuberculosis Beijing 1471 com e sem suplementação de ferro. Para isso, macrófagos infectados foram lisados para obtenção e purificação de RNA total e o estudo de expressão gênica foi realizado utilizando a tecnologia de PCR em tempo real (RT-qPCR). Além disso, foi determinada a concentração de ferro no sobrenadante dessas culturas bem como o crescimento desses microrganismos no interior dos macrófagos. Genes envolvidos no controle da internalização do Fe em macrófagos foram diferentemente expressos nas culturas infectadas em relação ao controle não infectado. Também foi possível observar que a expressão desses genes varia com o tempo de infecção e com o tratamento com ferro, demostrando que existe um esforço da célula hospedeira em conter a infecção. Não foi observado variação significativa com relação à dosagem de ferro no sobrenadante das culturas infectadas em relação ao controle e o crescimento das micobactérias dentro dos macrófagos não variou de maneira significativa com relação aos tratamentos empregados. Dessa forma, este estudo contribuiu para o esclarecimento da resposta do macrófago frente à infecção com micobactérias que apresentam perfil de virulência distinto entre si e a interação do ferro neste processo patológico.
Título em inglês
Expression analysis of genes involved with iron metabolism in human macrophages infected with Mycobacterium tuberculosis strains
Palavras-chave em inglês
Gene expression
Iron
Mycobacteria
Tuberculosis
Virulence
Resumo em inglês
Iron (Fe) is one of the most important metals to homeostasis. It is involved in various physiological processes such as redox process, DNA synthesis, energy metabolism and transport of biomolecules. The concentration regulation of this metal is well-controlled since its excess can lead to the production of reactive oxygen species that cause cell damage and its scarcity inhibits the immune system. One of the key elements for the cure of infectious diseases is the host's ability to contain the spread of the organism and control activation of cellular immunity. Just as eukaryotes, most prokaryotes organisms require Fe for its proliferation and maintenance of biological activities. Thus, the interaction between these two organisms promotes a battle to capture this metal that can influence the course of an infectious disease either to the benefit of the host or to the invading pathogen. Tuberculosis (TB) is the leading cause of death from infectious disease among adults worldwide and is responsible for the death of 1 million people annually. Although the disease has high possibility of cure and treatment available to the population, the recurrence of TB is high and the emergence of resistant strains to antibiotics grows gradually. Therefore, it is necessary to understand more the pathophysiological process involved in TB to seek new therapeutic targets for healing and reduction in mortality. The present study aims to evaluate the expression of genes involved in iron homeostasis in human macrophages after infection with Mycobacterium tuberculosis H37Rv and the hypervirulent clinical isolate Mycobacterium tuberculosis Beijing in 1471 with and without iron supplementation. For this, macrophages were lysed and purificated to obtain total RNA, and the study of gene expression was performed using the technology of Real-time PCR (RT-qPCR). Furthermore, the iron concentration in the supernatant of these cultures was determined as well as growth of these microorganisms in macrophages. Genes involved in controlling internalization of Fe in macrophages were differently expressed in infected compared to uninfected control cultures. It was also observed that the expression of these genes varies with the time of infection and treatment with iron, showing that there is an effort of host cell to contain the infection. No significant variation was observed onto the iron dosage in the supernatant of infected compared to control cultures and the growth of mycobacteria inside macrophages did not vary significantly between treatments. Thus, this study contributed to the clarification of the macrophage response to infection with mycobacteria that have distinct virulence profile among themselves and the interaction of the iron in this disease process.
 
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Data de Publicação
2015-07-20
 
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