ABSTRACT
BACKGROUND The Bacille Calmette-Guérin (BCG) vaccine comprises a family of strains with variable protective efficacy against pulmonary tuberculosis (TB) and leprosy, partly due to genetic differences between strains. OBJECTIVES Previous data highlighting differences between the genomes and proteomic profiles of BCG strains Moreau and Pasteur led us to evaluate their behaviour in the macrophage microenvironment, capable of stimulating molecular responses that can impact the protective effect of the vaccine. METHODS Strain infectivity, viability, co-localisation with acidified vesicles, macrophage secretion of IL-1 and MCP-1 and lipid droplet biogenesis were evaluated after infection. FINDINGS We found that BCG Moreau is internalised more efficiently, with significantly better intracellular survival up to 96 h p.i., whereas more BCG Pasteur bacilli were found co-localised in acidified vesicles up to 6 h p.i. IL-1β and MCP-1 secretion and lipid droplet biogenesis by infected macrophages were more prominent in response to BCG Pasteur. MAIN CONCLUSION Overall, our results show that, compared to Pasteur, BCG Moreau has increased fitness and better endurance in the harsh intracellular environment, also regulating anti-microbial responses (lower IL-1b and MCP-1). These findings contribute to the understanding of the physiology of BCG Moreau and Pasteur in response to the intraphagosomal environment in a THP-1 macrophage model.
ABSTRACT
A vacina BCG (Bacilo de Calmette-Guèrin), única medida profilática contra a tuberculose (TB), foi obtida no início do século XX por Calmette e Guèrin após 231 passagens de um isolado clínico de M. bovis cultivado em meio glicerinado contendo bile bovina. Sua eficácia protetora contra a TB pulmonar em adultos varia de 0-80% e as diferenças genéticas entre as diversas cepas vacinais utilizadas mundialmente contribuem para esta variação. A cepa vacinal brasileira, BCG Moreau, é considerada uma cepa primitiva, mais próxima do BCG original, quando comparada às cepas mais recentes, como BCG Pasteur (cepa de referência). Dados prévios indicaram um perfil proteômico bidimensional diferencial entre a cepa brasileira e a de referência, quando cultivadas em meio Sauton, sem agitação (condição de produção da vacina). Essas proteínas (PepA, DnaK, GroEL2, AhpC, HspX, BCG2993 e GroES) foram identificadas e pertencem ao grupo de proteínas que respondem a diferentes tipos de estresse. A partir desses dados optamos por investigar o estresse oxidativo, com o objetivo de caracterizar o perfil de resposta da cepa BCG Moreau, comparado ao da cepa de referência. Para isso, selecionamos dois agentes oxidantes: peróxido de hidrogênio (H2O2) e diamida. A fração protéica intracelular foi resolvida em eletroforese bidimensional (2D) (pH 4-7) para confecção de mapas protéicos de alta resolução; o perfil transcricional dos genes codificantes para as proteínas selecionadas foi avaliado por PCR em tempo real (qRT-PCR) e a expressão proteica foi quantificada por western-blot empregando anticorpos policlonais produzidos a partir da forma recombinante destas proteínas (HspX, AhpC e BCG2993) expressas em E. coli. Na condição de cultivo para produção da vacina, o proteoma 2D revelou a maior expressão intracelular das proteínas PepA, HspX, AhpC e GroES na cepa BCG Moreau. Enquanto que as proteínas DnaK, GroEL2 e BCG2993 foram mais expressas na cepa BCG Pasteur. A comparação do meio vacinal com o meio 7H9 revelou que as proteínas PepA e DnaK estão sendo diferentemente expressas nesses meios. Os ensaios com diamida e H2O2 revelaram a ausência do transcrito para o gene hspX e consequentemente da proteína (2D e WB). A análise transcricional revelou que o agente oxidativo H2O2 modulou todos os genes em estudo, enquanto que o composto diamida só não alterou a transcrição do gene ahpC. Os resultados da análise proteômica mostram que as proteínas selecionadas foram moduladas de forma diferente pelos agentes oxidantes e que o comportamento diferencial entre a cepa Moreau e Pasteur foi evidenciado na condição com peróxido de hidrogênio. Estes resultados contribuem para a caracterização molecular da resposta ao estresse da cepa BCG Moreau comparada à cepa BCG Pasteur, permitindo uma melhor compreensão da cepa vacinal brasileira contra a TB.