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Title: Subversion of Schwann Cell Glucose Metabolism by Mycobacterium leprae
Authors: Medeiros, Rychelle Clayde Affonso
Girardi, Karina do Carmo de Vasconcelos
Cardoso, Fernanda Karlla Luz
Mietto, Bruno de Siqueira
Pinto, Thiago Gomes de Toledo
Gomez, Lilian Sales
Rodrigues, Luciana Silva
Gandini, Mariana
Amaral, Julio Jablonski
Antunes, Sérgio Luiz Gomes
Corte Real, Suzana
Rosa, Patricia Sammarco
Pessolani, Maria Cristina Vidal
Nery, José Augusto da Costa
Sarno, Euzenir Nunes
Silva, Leonardo Ribeiro Batista
Sola-Penna, Mauro
Oliveira, Marcus Fernandes
Moraes, Milton Ozório
Lara, Flavio Alves
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Faculdade de Ciências Médicas. Laboratório de Enzimologia e Controle do Metabolismo. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Faculdade de Ciências Médicas. Laboratório de Imunopatologia. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO). Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Biologia Estrutural. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Lauro de Souza Lima. Departamento de Biologia. Bauru, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Faculdade de Ciências Médicas. Laboratório de Enzimologia e Controle do Metabolismo. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Laboratório de Bioquímica de Resposta ao Estresse,. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Hanseníase. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Microbiologia Celular. Rio de Janeiro, RJ. Brasil.
Abstract: Mycobacterium leprae, the intracellular etiological agent of leprosy, infects Schwann promoting irreversible physical disabilities and deformities. These cells are responsible for myelination and maintenance of axonal energy metabolism through export of metabolites, such as lactate and pyruvate. In the present work, we observed that infected Schwann cells increase glucose uptake with a concomitant increase in glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) activity, the key enzyme of the oxidative pentose pathway. We also observed a mitochondria shutdown in infected cells and mitochondrial swelling in pure neural leprosy nerves. The classic Warburg effect described in macrophages infected by Mycobacterium avium was not observed in our model, which presented a drastic reduction in lactate generation and release by infected Schwann cells. This effect was followed by a decrease in lactate dehydrogenase isoform M (LDH-M) activity and an increase in cellular protection against hydrogen peroxide insult in a pentose phosphate pathway and GSH-dependent manner. M. leprae infection success was also dependent of the glutathione antioxidant system and its main reducing power source, the pentose pathway, as demonstrated by a 50 and 70% drop in intracellular viability after treatment with the GSH synthesis inhibitor buthionine sulfoximine, and aminonicotinamide (6-ANAM), an inhibitor of G6PDH 6-ANAM, respectively. We concluded that M. leprae could modulate host cell glucose metabolism to increase the cellular reducing power generation, facilitating glutathione regeneration and consequently free-radical control. The impact of this regulation in leprosy neuropathy is discussed.
Keywords: cell metabolism
glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD or G6PDH)
mitochondria
mycobacteria
neuron
oxidative stress
pentose phosphate pathway (PPP)
Leprosy
glutathione
host-target therapy
keywords: Mycobacterium leprae
Metabolismo celular
mitocôndria
Micobactérias
estresse oxidativo
Hanseníase
Glutationa
Neurônio
Terapia de hospedeiro-alvo
Issue Date: 2016
Publisher: American Society for Biochemistry and Molecular Biology
Citation: MEDEIROS, Rychelle Clayde Affonso; et al. Subversion of Schwann Cell Glucose Metabolism by Mycobacterium leprae. The Journal of Biological Chemistry, v.291, n.41, p.21375-21387, Oct. 2016.
DOI: 10.1074/jbc.M116.725283
ISSN: 0021-9258
Copyright: restricted access
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