A tuberculose (TB) grave está associada a uma condição hiperinflamatória que resulta em lesões necróticas no pulmão e disseminação bacteriana. O estímulo massivo de P2X7 mediada por adenosina trifosfato (ATP) em casos hiperinflamatórios agrava a pneumonia pulmonar e a necrose, contribuindo para a rápida progressão da doença. A CD39, uma proteína de membrana expressa por células imunes e endoteliais, fosfo-hidrolisa ATP extracelular em adenosina difosfato (ADP) e ADP em adenosina monofosfato (AMP) para gerar adenosina (ADO). A atividade de ATPase da CD39 regula a função e morte das células imunes mediadas por P2X7 e induz respostas imunes regulatórias e supressoras através da geração de ADO. Assim, como um fator limitante entre o acúmulo de ATP e a geração de ADO, a CD39 pode moldar a qualidade da resposta imune. Neste estudo, avaliamos como a CD39 modula a resposta imune à infecção por Mycobacterium tuberculosis (Mtb) hipervirulenta. Em nosso modelo de TB experimental em camundongos C57BL/6, foi observado que a CD39 é mais expressa por células imunes do que por células estruturais do pulmão e que sua expressão é upregulada em células imunes na fase aguda de infecção. Dentre as células imunes infiltradas no pulmão, macrófagos são as células que mais expressam CD39 no pulmão de animais infectados. A infecção de macrófagos derivados de medula óssea (MDMO) por Mtb in vitro mostra que os macrófagos derivados da medula óssea Entpd1-/- são mais suscetíveis à morte celular e liberação extracelular de micobactérias. A deficiência de CD39 induz TB letal associada com extensas áreas de necrose e pneumonia em camundongos infectados com Mtb altamente virulenta. Mesmo em doses mais baixas de infecção, os camundongos Entpd1-/- infectados são mais susceptíveis à perda de peso corporal e possuem maior carga bacteriana nos pulmões comparados a camundongos C57BL/6. Extensas áreas necróticas com maior número de Mtb extracelular em camundongos Entpd1-/- infectados, indicam que a maior susceptibilidade de macrófagos à morte celular, somado ao aumento da migração de neutrófilos para o pulmão pode acarretar em progressão rápida das lesões necróticas. O aumento das lesões inflamatórias no fígado e remodelamento da morfologia do baço indicam que camundongos Entpd1-/- infectados são mais susceptíveis ao desenvolvimento de lesões extra pulmonares. Níveis elevados de citocinas inflamatórias (IL-1β, TNF-α, IL-12, IL-6 e IFN-γ) nos pulmões indicam que camundongos Entpd1-/- infectados também são mais susceptíveis ao desenvolvimento do quadro hiperinflamatório. Estes resultados demonstram que a atividade ATPase do CD39 atenua a condição hiperinflamatória induzida pela infecção por Mtb, controlando o dano pulmonar e aumentando a sobrevida do camundongo.

Severe tuberculosis (TB) is associated with a hyperinflammatory condition that results in necrotic lung lesions and bacterial spread. Massive adenosine triphosphate (ATP)-mediated P2X7 stimulation in hyperinflammatory cases exacerbates pulmonary pneumonia and necrosis, contributing to rapid disease progression. CD39, a membrane protein expressed by immune and endothelial cells, phosphohydrolase extracellular ATP to adenosine diphosphate (ADP) and ADP to adenosine monophosphate (AMP) to generate adenosine (ADO). CD39 ATPase activity regulates P2X7-mediated immune cell function and death and induces regulatory and suppressive immune responses through ADO generation. Thus, as a limiting factor between ATP accumulation and ADO generation, CD39 can shape the quality of the immune response. This study evaluated how CD39 modulates the immune response to hypervirulent Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection. We observe that in our experimental TB model in C57BL/6 mice, CD39 is more expressed by immune than by structural cells of the lung. Also, the CD39 expression is upregulated in immune cells in the acute phase of infection. Among the immune cells, macrophages are the cells that most express CD39 in the lungs of infected animals. The in vitro infection of bone marrow-derived macrophages (BMDM) by Mtb shows that Entpd1-/- BMDMs are more susceptible to cell death and extracellular release of mycobacteria. CD39 deficiency induces lethal TB associated with extensive necrosis areas and pneumonia in mice infected with highly virulent Mtb. Even at lower doses of infection, Entpd1-/- mice are more susceptible to body weight loss and have a higher bacterial load in the lungs compared to C57BL/6 mice. Extensive necrotic areas with greater numbers of extracellular Mtb in infected Entpd1-/- mice indicate that the increased susceptibility of macrophages to cell death, added to the increased migration of neutrophils to the lung, can lead to rapid progression of necrotic lesions. The increased inflammatory lesions in the liver and spleen remodeling indicate that infected Entpd1-/- mice are more susceptible to the development of extrapulmonary lesions. Elevated levels of inflammatory cytokines and chemokines in the lungs indicate that infected Entpd1-/- mice are also more susceptible to the development of the hyperinflammatory condition. These results demonstrate that CD39 ATPase activity attenuates the hyperinflammatory condition induced by Mtb infection, controlling lung damage and increasing mouse survival.