Title: Colesterol oxidase, hormonas sexuais e suscetibilidade à tuberculose : um estudo exploratório
Authors: Monteiro, Ana Catarina Silva 
Orientador: Empadinhas, Nuno Miguel da Silva
Silva, Maria Manuela Cruz
Keywords: Mycobacterium tuberculosis;Tuberculose;Colesterol oxidase;Oxirredutases;Esteróis
Issue Date: Sep-2016
Abstract: A Tuberculose (TB) infecta cerca de um terço da população mundial e é responsável por mais de 1,5 milhões de mortes por ano. O seu agente etiológico, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) é facilmente disseminado quando pessoas infetadas tossem e libertam gotículas transportando bacilos que são inalados por pessoas não infetadas. Os obstáculos ao controle da TB manifestamse na dificuldade do tratamento de pacientes em países em desenvolvimento, na sinergia com VIH e doenças crónicas como a diabetes e na emergência de resistências a diversos antibióticos em uso há décadas. A incidência de TB é em média 2-3 vezes mais elevada em homens do que em mulheres (Neyrolles & Quintana-Murci, 2009). Os fatores socioeconómicos e culturais podem criar barreiras no acesso a cuidados de saúde, particularmente nos países em desenvolvimento, levando a um menor número de diagnósticos nas mulheres. No entanto, alguns mecanismos biológicos podem ser responsáveis por uma parte significativa dessa diferença entre sexos. O papel do género foi investigado em algumas doenças infeciosas e não infeciosas, mas há ainda pouca informação sobre a influência biológica do género na TB. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o papel de hormonas sexuais, estrogénios e seus análogos, na inibição da enzima colesterol oxidase de M. tuberculosis uma enzima considerada crucial para sua a patogénese (Klink et al., 2013). Dos 250 genes anotados em Mtb como envolvidos no metabolismo de lípidos e ácidos gordos (Wipperman et al., 2014) foram selecionados para este trabalho dois genes que codificam proteínas anotadas como sendo responsáveis pela oxidação de colesterol: colesterol oxidase/ChoD (Rv3409c) e colesterol desidrogenase/3ß-HSD (Rv1106c). A função do gene Rv3409c está possivelmente mal anotada, não tendo sido detetada atividade de colesterol oxidase, sendo que o seu substrato fisiológico permanece um mistério. Estudos anteriores concluíram que 3ß-HSD é a única enzima de Mtb que oxida colesterol. Entre vários compostos esteróides testados como possíveis substratos de 3ß-HSD apenas colesterol, 16α- hidroxipregnenolona, pregnenolona e DHEA (desidroepiandrosterona) foram oxidados, mas com eficiência decrescente e apenas finasterida e colestanotriol inibiam ligeiramente a atividade nas condições testadas, e nenhuma das hormonas sexuais testadas inibiu a atividade de 3ß-HSD. Este estudo desvenda novos dados sobre uma enzima essencial ao metabolismo de colesterol em Mtb, o que poderá levar ao desenvolvimento de novas estratégias de intervenção terapêutica, Colesterol Oxidase, Hormonas Sexuais e Suscetibilidade à colocando-nos mais próximos de desvendar novas pistas que possam ajudar a compreender a distribuição desequilibrada de TB entre os géneros masculino e feminino.
Tuberculosis (TB) infects about one third of the world population and is responsible for more than 1.5 million deaths per year. The etiologic agent, Mycobacterium tuberculosis, is easily spread when infected people cough and release droplets carrying bacilli that are inhaled by uninfected people. Some of the major obstacles for TB control reside in the difficulty of treating patients in developing countries, in the synergy with HIV and chronic diseases such as diabetes and in the emergence of resistance to various dated antibiotics in use. The incidence of TB is on average 2-3 times as high in men than in women (Neyrolles & Quintana-Murci, 2009). Socio-economic and cultural factors can create barriers to access to health care, particularly in developing countries, leading to fewer diagnoses in women. However, some biological mechanisms may also be responsible for a significant part of this gender bias. The gender role was investigated in some infectious and non-infectious diseases. However, there is a lack of information on the biological impact of gender in TB. Thus, the aim of this work is to understand the role of sex hormones, especially estrogen and its analogues in the inhibition of the cholesterol oxidase from M. tuberculosis, an enzyme considered crucial for this organism’s pathogenesis (Klink et al., 2013). Of the 250 genes annotated in Mtb genome as putatively involved in the metabolism of fatty acids and lipids (Wipperman et al., 2014) two genes annotated as coding for enzymes capable of oxidizing cholesterol, cholesterol oxidase/ChoD (Rv3409c) and dehydrogenase cholesterol/3ß-HSD (Rv1106c), were selected for this work. The Rv3409c gene function is probaly incorrecly assigned as cholesterol oxidase as we and others were not able to confirm this activity in vitro, which renders its physiological substrate still a mystery. Previous studies concluded that 3ß-HSD Mtb is the only enzyme that this bacterium uses to oxidize cholesterol. We tested various steroid analogs as possible substrates of this enzyme and found that it can use cholesterol, 16α-hydroxypregnenolone, and pregnenolone and trace DHEA (dehydroepiandrosterone), with decreasing preference. Among the steroids tested as possible 3ß-HSD inhibitors only finasteride and colestanotriol slightly inhibited enzyme activity, and none of the other sex steroid hormones inhibited enzyme activity. This study reveals new data on an enzyme essential to Mtb cholesterol metabolism which could lead to the development of new future intervention strategies. Putting us closer to uncover clues that may help understand the unbalanced distribution of TB cases among males and females.
Description: Dissertação de mestrado em Biotecnologia Farmacêutica, apresentada à Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/36528
Rights: openAccess
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