A ausência de uma vacina eficaz e de uma terapia que elimine rapidamente o agente patogênico do organismo hospedeiro, contribuem para que a tuberculose (TB) seja a doença infecciosa que mais mata no mundo. Novas linhas de tratamento propostas na literatura sugerem utilizar processos biológicos do hospedeiro que favoreçam a replicação das bactérias como alvos de estratégias terapêuticas para se atingir a cura da doença de maneira mais rápida e eficaz. Especificamente, o metabolismo de ferro em células infectadas tem se mostrado um alvo promissor para o desenvolvimento de terapias direcionadas ao hospedeiro. A regulação dos níveis de ferro intracelular em macrófagos, principal célula infectada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis (Mtb), ocorre principalmente pela ação conjunta da enzima de heme oxigenase-1 (HO-1) e do transportador ferroportina (FPN). Enquanto a metabolização de heme por HO-1 resulta em liberação de ferro no citoplasma, a FPN age como transportador de íons de ferro para o espaço extracelular. Sendo assim a diminuição de sua expressão na membrana de células infectadas pode ter contribuição direta no aumento da concentração intracelular de ferro das mesmas, o que pode impactar o controle da replicação bacteriana. Com isso, nosso objetivo foi investigar o papel de FPN durante a infecção por Mtb e desenvolver um modelo animal geneticamente deficiente em FPN em macrófagos para este estudo. Nossos resultados mostram que a infecção por Mtb em macrófagos derivados de medula óssea (bone marrow-derived macrophages - BMDM), suplementados com ferro induziu aumento significativo da expressão de FPN em comparação ao grupo não tratado. Observamos que a infecção com Mtb in vivo induz alteração na expressão relativa de marcadores importantes para a regulação de ferro nos pulmões de camundongos C57BL/6, como HO-1, SPIC, ferritina (FTH) e hepcidina (HAMP). De forma ainda mais importante, identificamos que em pulmões de animais infectados com Mtb houve aumento significativo na expressão de FPN em macrófagos alveolares (MA) e, principalmente, em macrófagos parenquimais derivados de monócitos (MP) infectados em comparação às mesmas populações de células não infectadas, na quarta semana pós-infecção (4 spi). Desta forma, desenvolvemos um modelo animal deficiente geneticamente para FPN em MA e MP (FPNfl/fl LyzMCre+), de forma a investigar o papel deste transportador na contenção da replicação bacteriana. Observamos que BMDM deficientes em FPN se mostraram mais suscetíveis à infecção por Mtb in vitro quando comparados a células do tipo selvagem (wild-type-WT), apresentando maior carga bacteriana e morte celular, especialmente na presença de suplementação com ferro. Porém, este cenário não foi reproduzido in vivo, de forma que os camundongos FPNfl/fl LyzMCre+ infectados com uma alta dose de Mtb apresentaram carga bacteriana pulmonar similar àquela observada em animais WT; juntamente com menor morte celular de leucócitos pulmonares. Concomitante com estes resultados, observamos um aumento significativo na produção de iNOS em MP totais e infectados. Em conjunto, nossos resultados indicam que a ausência de FPN resulta em maior suscetibilidade à replicação bacteriana em macrófagos in vitro, embora, in vivo, nos pulmões, a ausência de FPN não tenha interferido com a resistência à replicação bacteriana. Entretanto, ainda se faz necessária uma investigação mais abrangente utilizando-se este modelo, de forma a identificar se a deficiência em FPN pode impactar na disseminação de Mtb para órgãos nos quais macrófagos desempenham papel importante no metabolismo de ferro, como baço e fígado. Por fim, uma melhor compreensão do papel deste receptor durante a TB experimental pode identificar possíveis novos alvos para o desenvolvimento de terapias direcionadas ao hospedeiro para o tratamento da TB.

The absence of an effective vaccine and a therapy that quickly eliminates the pathogenic agent from the host organism, contribute to tuberculosis (TB) being one of the most lethal infectious diseases in the world. New lines of treatment proposed in the literature suggest using host biological processes that favor the replication of bacteria as targets of therapeutic strategies to achieve a faster and more effective cure of the disease. Specifically, iron metabolism in infected cells has been suggested as a promising target for the development of host-directed therapies. The regulation of intracellular iron levels in macrophages, the main cell infected by the bacillus Mycobacterium tuberculosis (Mtb), occurs mainly through the combined action of the enzyme heme oxygenase-1 (HO-1) and the transporter ferroportin (FPN). While the metabolization of heme by HO-1 results in the release of iron into the cytoplasm, FPN acts as a transporter of iron ions to the extracellular space. Thus, the decrease in its expression on the membrane of infected cells may directly contribute to the increase in their intracellular iron concentration, which can impact the control of bacterial replication. Therefore, our aim was to investigate the role of FPN during Mtb infection and to develop an animal model genetically deficient for FPN in macrophages in order to address this question. Our results showed that the infection of bone marrow-derived macrophages (BMDM) with Mtb induced a significant increase in FPN expression in the presence of iron supplementation. We observed that the in vivo Mtb infection induces changes in the relative expression of important markers for iron regulation in the lungs of C57BL/6 mice, such as HO-1, SPIC, ferritin (FTH) and hepcidin (HAMP). More importantly, we identified that in the lungs of animals infected with Mtb there was a significant increase in FPN expression in infected alveolar macrophages (AM) and, mainly, in infected monocyte-derived parenchymal macrophages (PM) compared to non-infected cells from the same populations, at four weeks post-infection (4 wpi). Therefore, we developed an animal model genetically deficient for FPN in AM and PM (FPNfl/fl LyzMCre+), in order to investigate the role of this transporter in the containment of bacterial replication. We observed that FPN-deficient BMDM were more susceptible to Mtb infection in vitro when compared to wild-type (WT) cells, displaying a higher bacterial load and cell death, especially in the presence of iron supplementation. However, this scenario was not reproduced in vivo, since FPNfl/fl LyzMCre+ mice infected with a high dose of Mtb displayed similar pulmonary bacterial loads compared to WT animals; along with lower cell death in pulmonary leukocytes. Concomitant with these results, we observed a significant increase in iNOS production in total and infected PM. Taken together, our results indicate that the absence of FPN results in increased susceptibility to bacterial replication in macrophages in vitro, although, in vivo, in the lungs, the absence of FPN did not interfere with resistance to bacterial replication. However, a more comprehensive investigation using this model is still necessary, in order to identify whether FPN deficiency can impact the dissemination of Mtb to organs in which macrophages play an important role in iron metabolism, such as the spleen and liver. Finally, a better understanding of the role played by this receptor during experimental TB may identify possible new targets for the development of host-directed therapies for the treatment of TB.