De dentro para fora : efeito neurotóxico de urease e vesículas de membranas extracelulares de Proteus mirabilis

Abstract

Proteus mirabilis é um uropatógeno oportunista, capaz de desenvolver doenças extra urinárias como meningite e artrite reumatoide. P. mirabilis tem sido associado a Doença de Parkinson (DP), a segunda doença neurodegenerativa mais comum do século. Estudos relatam que camundongos tratados durante 5 dias por via oral com uma suspensão deste patógeno apresentaram alterações motoras e bioquímicas características da enfermidade. A urease de P. mirabilis (PMU) é um de seus fatores de virulência. Esta proteína pode ser encontrada dentro de vesículas de membranas extracelulares (OMVs) ou ser liberada após lise do microrganismo. As ureases são enzimas altamente conservadas que convertem a ureia em CO2 e NH3. A produção de NH3 alcaliniza a urina, ocasionando na cristalização de sais urinários e urolitíase, facilitando a sobrevivência e proliferação do patógeno. Além de ação catalítica, as ureases também apresentam propriedades tóxicas independentes da ação enzimática. Estudos prévios de nosso grupo demonstraram que a PMU purificada induz um fenótipo pro-inflamatório em culturas celulares, e in vivo, no cérebro de murinos. Ademais, administração intraperitoneal (IP) da PMU em camundongos induziu um estado depressivo e alterações bioquímicas características de uma etapa prodrômica da Doença de Parkinson (DP). Assim, a possibilidade de que a PMU possa contribuir para a patogênese ou progressão da DP merece ser investigada. Neste trabalho, obtivemos a urease e OMVs de P. mirabilis. Camundongos idosos (12 meses) tratados por via IP com PMU e Pm-OMVs foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais, e homogenados cerebrais dos animais tratados foram analisados para a citocina pro-inflamatória TNF-alfa. Os resultados obtidos, ainda que preliminares, ajudam a elucidar o papel da urease na patologia de DP.

Proteus mirabilis is an opportunistic uropathogen capable of causing extra-urinary diseases such as meningitis and rheumatoid arthritis. P. mirabilis has also been associated with Parkinson’s disease (PD), the second most common neurodegenerative disease of the century. Studies report that mice treated orally for five days with a suspension of this pathogen exhibited motor and biochemical alterations characteristic of the disease. The urease of P. mirabilis (PMU) is one of its virulence factors. This protein can be found inside extracellular membrane vesicles (OMVs) or be released after microorganism lysis. Ureases are highly conserved enzymes that convert urea into CO₂ and NH₃. The production of NH₃ alkalizes the urine, leading to the crystallization of urinary salts and urolithiasis, facilitating the pathogen’s survival and proliferation. In addition to its catalytic action, ureases also exhibit toxic properties independent of their enzymatic activity. Previous studies from our group have demonstrated that purified PMU induces a pro-inflammatory phenotype in cell cultures and, in vivo, in the murine brain. Moreover, intraperitoneal (IP) administration of PMU in mice induced a depressive state and biochemical alterations characteristic of a prodromal stage of Parkinson’s disease (PD). Thus, the possibility that PMU may contribute to the pathogenesis or progression of PD deserves further investigation. In this study, we obtained urease and OMVs from P. mirabilis. Aged mice (12 months old) treated via i.p. with PMU and Pm-OMVs were subjected to a battery of behavioral tests, and brain homogenates from treated animals were analyzed for the pro-inflammatory cytokine TNF-α. The results obtained, although preliminary, help elucidate the role of urease in PD pathology.