Acúmulo de colesterol por Mycobacterium smegmatis como possível modulador da biossíntese de lipomanana e lipoarabinomanana

A parede celular micobacteriana é uma característica marcante do gênero Mycobacterium, apresentando lipídios e glicoconjugados bioativos, como fosfatidilinositol manosídeos (PIMs), lipomanana (LM) e lipoarabinomanana (LAM). A infecção crônica no interior de macrófagos pulmonares é relacionada com o acúmulo de colesterol na célula hospedeira, conferindo uma fonte alternativa de energia e carbono para o bacilo manter suas funções fisiológicas. Com base na atividade imunomoduladora desses glicoconjugados e na adaptação em outro ambiente no interior da célula hospedeira infectada, propomos investigar a possível modulação da biossíntese de LM/LAM em Mycobacterium smegmatis (saprofítico), após o cultivo em meio mínimo (MM) suplementado com glicerol e/ou colesterol. Como resultados, obtivemos que o bacilo, mesmo sendo saprofítico, foi capaz de acumular colesterol e influenciar na fisiologia bacteriana por apresentar um crescimento lento com densidade bacteriana comprometida. Além disso, o colesterol diminuiu o acúmulo de PIMs e promoveu mudanças morfológicas e de agregação bacteriana, mesmo mantendo a parede celular com sua característica físico-química específica (resistência a descoloração por álcool e ácido). A mudança mais marcante induzida pelo consumo do colesterol foi na biossíntese de LAM, que apresentou migração eletroforética diferenciada, compatível às massas moleculares maiores, assemelhando-se a de bacilos não saprofíticos (de 25 – 30 KDa para 30 – 50 KDa). Estes resultados mostram que o colesterol, quando utilizado como principal alternativa de fonte de energia e carbono, pode induzir mudanças fisiológicas em micobactérias, principalmente na biossíntese de LAM, uma das principais moléculas imunoreguladoras presente na parede celular. Estes dados sugerem que micobactérias podem sofrer mudanças semelhantes no interior de granulomas, e que estas mudanças podem ajudar na evolução da tuberculose para a forma crônica multibacilar, marcada por um aspecto imunodeficiente contra o bacilo.

ABSTRACT: Mycobacterial cell wall is a hallmark of Mycobacterium genus, constituted of bioactive lipids and glycoconjugates: phosphatidylinositol mannoside (PIMs), lipomannan (LM) and lipoarabinomannan (LAM). The chronic infection inside lung macrophages is related with cholesterol accumulation into host cells as an alternative source of carbon and energy to maintain the bacilli with its physiological functions. To understand the activity of these immunomodulatory glycoconjugates during adaptation under the unusual environment inside the host infected cells, the present work propose to investigate the possible modulation of LM/LAM biosynthesis in Mycobacterium smegmatis (saprophytic) after culture in minimal medium (MM), supplemented with glycerol and/or cholesterol. Our results showed that saprophytic bacilli are able to accumulate the cholesterol and change the bacterial physiology due to slow growth and restrict cell density. Furthermore, the cholesterol consumption decreased the accumulation of PIMs and promoted morphological changes and bacterial aggregates, even maintaining the cell wall with its specific physic-chemistry characteristic (alcohol-acid resistance). The most impressive change after cholesterol consumption was the LAM biosynthesis, which showed distinct electrophoresis migration, compatible to high molecular weight of LAM from non-saprophytic bacilli (from 25 – 30 KDa to 30 – 50 KDa). These results showed that cholesterol consumption, when utilized as principal alternative of carbon and energy source, is able to induce physiological changes in mycobacteria, mainly in LAM biosynthesis, one of the most immunoregulatory molecules of cell wall. Ours data suggest that similar changes in mycobacteria may occur inside the granuloma, and that changes may help the evolution of tuberculosis to chronic and multibacillary form, hallmarked by immunodeficient aspect against the bacilli.