A tuberculose, causada pelo Mycobacterium tuberculosis, é um desafio de saúde pública, em grande parte devido à capacidade do patógeno de modular a resposta imune do hospedeiro, especialmente em macrófagos derivados de monócitos (MDMs). Compreender as alterações transcriptômicas induzidas por essa bactéria nessas células é crucial para entender os mecanismos de evasão. Este estudo teve como objetivo caracterizar o perfil de expressão gênica diferencial em MDMs humanos infectados com M. tuberculosis e identificar as vias biológicas associadas. Realizamos uma análise de dados públicos de RNA-Seq (GSE262379) comparando MDMs infectados (n=30) com controles não infectados (n=6). A análise de expressão gênica diferencial (DEGs), utilizando o pacote DESeq2 (padj < 0.05 e |log₂ fold change| > 1), foi seguida por análise de enriquecimento funcional. A análise revelou 1.597 genes significativamente alterados, dos quais 1.051 foram upregulated (sobrerregulados) e 546 downregulated (sub-regulados). Nossos resultados sugerem que a infecção por M. tuberculosis induz uma resposta inflamatória robusta enquanto suprime ativamente mecanismos de apresentação de antígenos, uma estratégia de evasão imune que pode limitar a ativação da imunidade adaptativa e favorecer a persistência do patógeno.
Autores: Eloia Emanuelly Dias Silva, Ronaldy Santana Santos, Deise Maria Rego Rodrigues Silva, Pedro Henrique Macedo Moura, Adriana Kelly Santana Correa, Luana Ramony da S. Lisboa, Marina dos Santos Barreto, Lysandro Pinto Borges
Figura 1. Graphical abstract do estudo. Na introdução, à esquerda, um macrófago e pequenas estruturas em forma de bastonetes, roxas, que representam o M. tuberculosis, estão sendo fagocitadas pela membrana celular do macrófago, indicando o processo de internalização; a direita, o diagrama ampliado mostra o Mtb se ligando à membrana do MDM, formando invaginações que resultam na formação de vesículas intracelulares chamadas fagossomas. o Mtb é capaz de induzir a ruptura da membrana do fagossoma/fagolisossoma. Essa ruptura libera o Mtb e/ou seus componentes para o citoplasma do MDM. A presença de Galectina-3 e Galectina-8 no citoplasma, adjacente à membrana fagossomal danificada, sugere seu envolvimento na detecção da integridade da membrana ou na resposta celular ao dano. [4]. Fonte: próprio autor; Biorender, 2025.
Introdução
A tuberculose, causada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis, continua sendo um desafio significativo para a saúde global. No Brasil, no ano de 2024, houveram 85 mil casos da doença, o que evidencia as circunstâncias de saúde pública e, em grande parte devido à complexa interação entre a bactéria e o sistema imune do hospedeiro [1, 2]. Dentre as células mieloides que são rapidamente recrutadas para o local da infecção, os monócitos estão envolvidos neste contexto inflamatório [3]. Essas células de defesa estão presentes na corrente sanguínea, juntamente com os macrófagos derivados de monócitos (MDMs) e são fundamentais na tentativa do hospedeiro de conter e eliminar o bacilo [2].
A relação entre os monócitos e o M. tuberculosis envolve duas perspectivas. Enquanto os monócitos exercem funções protetoras essenciais que exibem respostas distintas, incluindo a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), a secreção de citocinas pró e anti-inflamatórias, como TNF-α e IL-6, e a capacidade de apresentação de antígenos [2]. Por outro lado, o M. tuberculosis desenvolveu mecanismos sofisticados para subverter essas respostas, muitas vezes utilizando os próprios monócitos como nicho para replicação e evasão imune, por exemplo, modulando a produção de citocinas.
As funções associadas aos macrófagos, no contexto da infecção pelo M. tuberculosis, podem ser verificadas pela análise de transcriptoma. Transcriptomas são… de forma que a expressão gênica diferencial permite identificar quais genes estão mais ativos diante do estímulo inflamatório, o que chamamos de genes upregulated, assim como genes que estão menos ativos, chamados de genes downregulated. Diante disso, este estudo teve por objetivo verificar a quantidade de genes ativos e as funcionalidades em relação à via imune associada a eles [6].
Metodologia
Neste trabalho, foram analisados dados de transcriptoma (RNA-Seq), isto é, informações sobre quais genes estão ativos em uma célula, obtidos a partir de macrófagos humanos, células fundamentais do sistema imunológico. Esses macrófagos foram derivados de monócitos e divididos em dois grupos: um grupo infectado pela bactéria Mycobacterium tuberculosis, causadora da tuberculose, composto por 30 amostras, e um grupo controle não infectado, com 6 amostras. Os dados utilizados já estavam disponíveis publicamente no banco internacional Gene Expression Omnibus, sob o número de acesso GSE262379.
Para entender como a infecção altera o funcionamento dessas células, foi realizada uma análise de expressão gênica diferencial utilizando o pacote computacional DESeq2, amplamente empregado em estudos de RNA-Seq, por meio do ambiente RStudio. Essa análise permite comparar, gene a gene, o nível de atividade entre macrófagos infectados e não infectados.
Foram considerados relevantes apenas os genes que apresentaram diferenças estatisticamente significativas, definidas por um valor de p ajustado menor que 0,05. Além disso, adotaram-se critérios quantitativos para classificar os genes de acordo com seu comportamento: genes com aumento expressivo de atividade apresentaram log₂ fold change maior que 1 e foram classificados como upregulated, enquanto genes com redução de atividade apresentaram log₂ fold change menor que −1, sendo classificados como downregulated. Esses critérios garantem que apenas alterações biologicamente relevantes fossem incluídas na análise.
Após a identificação desses genes mais e menos ativos, foi realizada uma análise de enriquecimento funcional, separadamente para os grupos de genes upregulated e downregulated. Para isso, utilizou-se o banco de dados Gene Ontology (GO), que organiza os genes de acordo com suas funções biológicas conhecidas. Essa etapa permitiu identificar quais processos celulares e vias biológicas foram mais impactados pela infecção, revelando, por exemplo, alterações em mecanismos relacionados à resposta imune, inflamação e defesa do organismo frente à bactéria da tuberculose.
Dessa forma, a abordagem adotada possibilitou uma compreensão mais ampla e integrada de como a infecção por Mycobacterium tuberculosis modifica o funcionamento molecular dos macrófagos humanos, contribuindo para o entendimento dos mecanismos envolvidos na resposta imunológica à tuberculose.
Resultados e discussão
A análise de DEGs revelou um total de 1.597 genes significativamente alterados, dos quais 1.051 foram upregulated, ou seja, mais expressos e 546 foram downregulated, menos expressos em macrófagos infectados em comparação com os controles não infectados. A análise de enriquecimento funcional dos genes upregulated demonstrou um forte acionamento de vias ligadas à resposta imune inata e inflamatória. Entre as 15 principais vias, destacam-se a “Resposta de Defesa ao Patógeno” , “Resposta Inflamatória”, “Resposta ao Interferon-Beta” e a “Via de Sinalização Mediada por Citocinas”.
Em contrapartida, os genes downregulated foram enriquecidos em vias cruciais para a ativação da resposta imune adaptativa, incluindo “Processamento e Apresentação de Antígeno Peptídico Exógeno via MHC Classe II”, “Fagocitose” e “Montagem do Complexo de Proteínas MHC Classe II”. Estes resultados sugerem que a infecção por M. tuberculosis induz uma robusta resposta inflamatória enquanto suprime mecanismos de apresentação de antígenos, uma estratégia potencial de evasão do patógeno.
Conclusão
Estes resultados demonstraram que a infecção por M. tuberculosis induz uma alteração substancial no transcriptoma dos MDMs. Além disso, os resultados dos genes upregulated reforçam que os MDMs montam uma resposta inflamatória vigorosa na tentativa de conter a infecção, em linha com o papel bem estabelecido dessas células na primeira linha de defesa contra patógenos intracelulares.
Já os genes downregulated indicaram uma repressão dos mecanismos de apresentação de antígenos, combinada com a inflamação inata acentuada, o que sugere uma sofisticada estratégia de evasão imune empregada pelo M. tuberculosis. Ao suprimir a apresentação dos antígenos, o bacilo pode limitar o reconhecimento e a eliminação por células T específicas, prolongando sua sobrevivência intracelular e facilitando a persistência da infecção. Nesse caso, o estudo aprofundado desses mecanismos de evasão imune pode permitir o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas no combate à tuberculose.
Referências
[1] BRASIL. Ministério da Saúde. Painel Epidemiológico: Tuberculose. Brasília, DF: Ministério da Saúde. 2025.
[2] AHMAD, Faraz et al. Macrophage: A Cell With Many Faces and Functions in Tuberculosis. Frontiers in Immunology, Lausanne, v. 13. 2022.
[3] LIU, Qianfei et al. Host Immune Response to Mycobacterium tuberculosis Infection: Implications for Vaccine Development. Journal of Inflammation Research, v. 18, p. 8429-8445, 2025.
[4] MOHAMMADNABBI, Abazar et al. Mycobacterium tuberculosis: The Mechanism of Pathogenicity, Immune Responses, and Diagnostic Challenges. Journal of Clinical Laboratory Analysis, [s. l.], 2024.
[5] VU, Annie et al. Host Cell Death and Modulation of Immune Response against Mycobacterium tuberculosis Infection. International Journal of Molecular Sciences, Basel, v. 25, n. 11, p. 6255, 2024.
[6] MCDERMAID, A. et al. Interpretation of differential gene expression results of RNA-seq data: review and integration. Briefings in Bioinformatics, [s. l.], v. 20, n. 6, p. 2044-2054, 2019.