Pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP), em colaboração com colegas da Universidade Estadual do Norte Fluminense (Uenf), identificaram um fator genético que aumenta a severidade e representa um potencial alvo para o tratamento de formas mais graves da tuberculose.

Os resultados do estudo, realizado com apoio da FAPESP, foram publicados em julho na revista PLoS Pathogens.

“Nosso foco, agora, é tentar identificar uma droga que iniba de forma eficaz esse fator genético do hospedeiro e possa ser usada no tratamento da tuberculose grave”, disse Eduardo Pinheiro Amaral, doutorando do ICB/USP e um dos autores do estudo, à Agência FAPESP.

De acordo com Amaral, o microrganismo causador da tuberculose, o Mycobacterium tuberculosis – conhecido com bacilo de Koch –, tem cepas com baixa, média e hipervirulência, conforme constatou durante trabalho de mestrado, também realizado com Bolsa da FAPESP. Nas duas bolsas, Amaral teve como orientadora a professora Maria Regina D’Império Lima, do ICB-USP.

Ao infectar camundongos com cepas hipervirulentas do microrganismo, Amaral e colegas perceberam que as micobactérias induziam muito rapidamente a tuberculose grave – caracterizada por pneumonia aguda, aumento da carga bacteriana e lesões necróticas no pulmão. “Após um mês de infecção os animais morriam”, contou Amaral.

A fim de entender os mecanismos de indução de tuberculose grave, os pesquisadores infectaram células macrofágicas (integrantes do sistema imune) derivadas da medula óssea de camundongos com cepas hipervirulentas da bactéria.

As análises demonstraram que as cepas hipervirulentas induziram a morte celular por necrose já nos primeiros dias de infecção. “Quando as células morrem por necrose, em razão da infecção pela bactéria, elas se rompem e liberam moléculas, como o ATP (adenosina trifosfato), responsável pelo armazenamento de energia na célula”, explicou Amaral.

“Fora das células , o ATP estimula um receptor, chamado P2X7. Em baixas concentrações, o ATP promove a ativação celular, culminando na produção de moléculas inflamatórias. Já em altas concentrações de ATP, o receptor P2X7 é ativado e induz a morte celular por necrose”, detalhou.

Com base nessas constatações, os pesquisadores levantaram a hipótese de que camundongos com deficiência do receptor P2X7 poderiam ser mais resistentes à necrose tecidual provocada por cepas hipervirulentas.

A fim de testar a hipótese, eles infectaram camundongos com e sem deficiência do receptor com duas cepas de micobactérias hipervirulentas. Após um mês de infecção, os camundongos com deficiência do receptor P2X7 apresentaram menos necrose e menor carga bacteriana e, por essa razão, tinham maior taxa de sobrevivência.

Já os camundongos sem deficiência no funcionamento do receptor apresentaram extensa necrose pulmonar, pneumonia aguda e morreram mais precocemente em decorrência da severa inflamação das células pulmonares.

Resultados semelhantes foram observados em estudos com macrófagos normais e com deficiência do receptor P2X7 infectados com cepas hipervirulentas da bactéria.

“Vimos que a ATP e o receptor P2X7 são fundamentais para o desenvolvimento de tuberculose grave induzida por bacilos hipervirulentos”, afirmou Amaral.

“Quando o receptor P2X7 é estimulado por altas concentrações de ATP durante muito tempo ele induz à morte celular. Já na ausência desse receptor, há uma diminuição da morte necrótica”, comparou.

Amaral ressaltou que as melhorias no quadro de progressão da tuberculose em camundongos com deficiência do receptor P2X7 foram percebidas, contudo, somente quando infectados com micobactérias hipervirulentas.

Ao infectar camundongos também deficientes para o receptor com cepas com menor virulência – que induzem à tuberculose, mas de forma menos agressiva –, não foram observados os mesmos efeitos de diminuição da propagação de lesões necróticas nos animais.

“As cepas de menor virulência não induziram a necrose. Essas micobactérias menos agressivas podem induzir a apoptose [morte celular programada] e isso evitaria a liberação de altas concentrações de ATP e, consequentemente, a estimulação do receptor P2X7 e a indução de morte celular por necrose”, disse Amaral.

Dessa forma, a inativação do receptor P2X7 seria indicada apenas no tratamento de tuberculose grave. “Ter ou não o receptor P2X7 não interfere no desenvolvimento da tuberculose menos agressiva”, afirmou Amaral. “Aparentemente esse receptor desempenha um papel importante quando há a ocorrência de necrose pulmonar, que é um agravante para a tuberculose.”

Algumas das próximas etapas do estudo serão verificar se as células de pacientes com tuberculose grave apresentam maior expressão do receptor P2X7, além de testar um antagonista desse receptor em células humanas, a fim de inibi-lo de forma eficiente e retardar a indução de morte celular necrótica.

“A ideia é ver se, ao inibir o receptor P2X7 em células humanas, conseguimos observar o mesmo efeito que vimos nos macrófagos de camundongos infectados com as cepas hipervirulentas”, disse Amaral.

Estratégias de tratamento

Em outro estudo, realizado no Laboratório de Doenças Parasitárias do Instituto Nacional de Doenças Alérgicas e Infecciosas (Niaid, na sigla em inglês), dos National Institutes of Health (NIH) dos Estados Unidos, e do qual Amaral participou por meio de uma Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior da FAPESP, os pesquisadores infectaram camundongos e macrófagos com cepa virulenta de M. tuberculosis e trataram os animais com prostaglandina (ácidos graxos modificados, similares a hormônios), a fim de modular a resposta imune.

Os resultados do estudo, publicado em julho na revista Nature, indicaram que, ao ser infectados, os macrófagos produziam interleucina 1 (IL1b) – proteína secretada por macrófagos e células residuais.

A IL 1b controlou a infecção ao induzir a produção de prostaglandina e, ao mesmo tempo, inibiu a produção excessiva de interferon do tipo 1 (IFN tipo 1) – proteína produzida pelas células como defesa contra vírus e bactérias. Dessa forma, também contribuiu para deter a morte celular necrótica, explicou Amaral.

“As duas pesquisas sugerem alvos terapêuticos diferentes para o tratamento da tuberculose. São duas frentes terapêuticas que podem ser combinadas a fim de obtermos melhores resultados”, afirmou.

De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), a tuberculose é uma das maiores causas de mortalidade no mundo. Apesar da existência de métodos de diagnóstico e tratamento da doença, mais de 9 milhões de novos casos são registrados anualmente no mundo, resultando em cerca de 1,5 milhão de mortes causadas pela infecção por cepas hipervirulentas.

O artigo Pulmonary infection with hypervirulent mycobacteria reveals a crucial role for the P2X7 receptor in aggressive forms of tuberculosis (doi: 10.1371/journal.ppat.1004188), de Amaral e outros, pode ser lido na revista PloS Pathogens em www.plospathogens.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.ppat.1004188.

E o artigo Host-directed therapy of tuberculosis based on interleukin-1 and type I interferon crosstalk (doi: 10.1038/nature13489), também de Amaral e outros, pode ser lido na revista Nature em www.nature.com/nature/journal/v511/n7507/full/nature13489.html#affil-auth.