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Jan 17, 2024

A malato sintase contribui para a sobrevivência de Salmonella Typhimurium contra condições de estresse oxidativo e nutricional

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15979 (2022) Citar este artigo 1168 Acessos 1 Citações Métricas detalhes Para sobreviver e se replicar no hospedeiro, S. Typhimurium desenvolveu vários

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15979 (2022) Citar este artigo

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Para sobreviver e replicar no hospedeiro, S. Typhimurium desenvolveu várias vias metabólicas. O shunt de glioxilato é uma dessas vias que pode utilizar acetato para a síntese de glicose e outras biomoléculas. Esta via é um desvio do ciclo do TCA no qual as etapas de geração de CO2 são omitidas. Duas enzimas envolvidas no ciclo do glioxilato são a isocitrato liase (ICL) e a malato sintase (MS). Determinamos a contribuição da MS na sobrevivência de S. Typhimurium sob condições de limitação de carbono e estresse oxidativo. A cepa de deleção do gene ms (cepa ∆ms) cresceu normalmente em meio LB, mas não conseguiu crescer em meio mínimo M9 suplementado com acetato como única fonte de carbono. Entretanto, a cepa ∆ms apresentou hipersensibilidade (p < 0,05) ao hipoclorito. Além disso, a cepa ∆ms tem sido significativamente mais suscetível a neutrófilos. Curiosamente, foi observada indução de várias dobras do gene ms após incubação de S. Typhimurium com neutrófilos. Além disso, a cepa ∆ms apresentou colonização defeituosa no baço e no fígado das aves. Em suma, nossos dados demonstram que o MS contribui para a virulência de S. Typhimurium, auxiliando na sua sobrevivência sob condições de privação de carbono e estresse oxidativo.

Com base nas apresentações antigênicas1, os sorovares de Salmonella enterica são agrupados como Salmonella tifóide e não tifóide (NTS). A OMS reconhece a NTS como uma das três doenças bacterianas de origem alimentar mais comuns em humanos em todo o mundo. Indivíduos idosos, jovens e imunocomprometidos são altamente propensos à infecção por Salmonella2. Entre os NTS, o sorovar Typhimurium é mais comumente isolado de pacientes em todo o mundo3.

Após a ingestão, uma proporção dos microrganismos resiste ao baixo pH gástrico, invade a mucosa intestinal e se replica na submucosa e nas placas de Peyer4. Após a penetração intestinal, S. Typhimurium ganha acesso aos linfonodos mesentéricos, onde as bactérias são engolfadas por células fagocíticas, como os macrófagos5. Uma vez dentro dos macrófagos, S. Typhimurium é compartimentado em um vacúolo modificado conhecido como “vacúolo contendo Salmonella” (SCV) e representa uma característica central na sobrevivência intracelular e no crescimento desta bactéria6. Assim, o engolfamento pelo macrófago empurra o S. Typhimurium para um ambiente estranho que é rico em vários antimicrobianos e desprovido de nutrientes essenciais para o metabolismo e a replicação. Para sobreviver sob condições tão adversas, S. Typhimurium modula as funções dos fagócitos de várias maneiras. Primeiro, os efetores codificados pelo sistema de secreção tipo III de S. Typhimurium impedem a montagem da oxidase fagossômica e, consequentemente, inibem a produção de radicais superóxido. Em segundo lugar, o SCV actua como um escudo para S. Typhimurium que não só impede a fusão lisossómica, mas também limita a exposição das células bacterianas contidas a agentes antimicrobianos7. Enquanto os antioxidantes primários de S. Typhimurium extinguem diretamente os oxidantes, as enzimas de reparo restauram as funções das biomoléculas danificadas8,9.

No entanto, a sobrevivência contra o ataque antimicrobiano no fagolisossomo depende da capacidade do micróbio de sintetizar as proteínas e outras biomoléculas necessárias para neutralizar o estresse. Assim, um patógeno deve encontrar os nutrientes necessários para fornecer os blocos de construção para estas macromoléculas complexas e a energia para sintetizá-las10. É a flexibilidade metabólica do S. Typhimurium que lhe permite sobreviver em condições tão adversas dentro do hospedeiro11. A capacidade de satisfazer as suas necessidades nutricionais a partir de fontes alternativas pode desempenhar um papel importante na aptidão de S. Typhimurium no hospedeiro. Um desses mecanismos de sobrevivência é a existência do ciclo do glioxilato, cuja função principal é permitir o crescimento bacteriano/celular quando os compostos C2, como o etanol e o acetato, são as únicas fontes de carbono12. Poucos estudos sugerem que os macrófagos são ricos em ácidos graxos. Após o metabolismo, os ácidos graxos geram acetil-CoA que pode ser convertido em acetato13, um substrato para o ciclo do glioxilato.