Efeito modulatório da piperina na atividade da rifampicina em Mycobacterium tuberculosis

Abstract

Resumo: Mycobacterium tuberculosis (Mtb) é o agente infeccioso da tuberculose (TB), um grande problema de saúde global. Considerando a alta incidência e os índices de resistência em TB, o desenvolvimento de novas estratégias de tratamento para a doença é necessário. Piperina (PIP), principal alcaloide de Piper nigrum, é relatado na literatura por suas propriedades imunomodulatórias, antitumorais, analgésicas e antimicrobianas, além de inibir bombas de efluxo (BEs) de Mtb e outras bactérias. Objetivo: avaliar a expressão gênica de BEs de Mtb após exposição a rifampicina (RIF), PIP e RIF+PIP, bem como estudar o mecanismo por trás do sinergismo entre os dois fármacos através de metodologias computacionais. Material e métodos: a cepa de referência de Mtb H37Rv e dois isolados clínicos de Mtb foram selecionados para este estudo. Os bacilos foram expostos a 1/2 da CIM (concentração inibitória mínima) de RIF, PIP e RIF+PIP por 24 h a 37 °C, seguido de extração de RNA, purificação, tratamento com DNAse e síntese da primeira fita de cDNA. O estudo do efeito dos fármacos isolados e combinados em 12 genes de BEs de Mtb foi realizado por RT-qPCR. Os softwares Autodock-v4.2.3 e Molegro-v6 foram utilizados para avaliar se PIP é capaz de se ligar na RNA polimerase micobacteriana, codificada pelo gene rpoB. Resultados: o isolado multidroga-resistente (71A) apresentou maiores níveis de expressão de BEs após exposição à RIF, seguido do isolado sensível (47S) e a cepa de referência. Em relação à RIF+PIP, houve subexpressão da maioria dos genes quando comparados à RIF sozinha. Esse padrão foi observado nos dois isolados clínicos e na cepa de referência. Os ensaios de docking mostraram alta probabilidade de ligação estável de PIP na RNA polimerase (RNAP) de Mtb. Conclusão: PIP tem ação sob o crescimento de Mtb e modula a atividade da RIF não só com base na inibição de BEs, como antes pensado, mas também através da inibição da RNAP micobacteriana. 8 Modulatory effect of piperine in rifampicin activity in Mycobacterium tuberculosis

Abstract: Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is the infectious agent of tuberculosis (TB), a major global health problem. Considering the high incidence and resistance rates in TB, the development of new treatment strategies for TB is necessary. Piperine (PIP), the main alkaloid of Piper nigrum, is reported in the literature for its immunomodulatory, antitumor, analgesic and antimicrobial properties, as well as inhibiting efflux pumps (BEs) from Mtb and other bacteria. Objective: to evaluate the gene expression of Mtb BEs after exposure to rifampicin (RIF), PIP and RIF + PIP, as well as to study the mechanism behind the synergism between the two drugs through computational methodologies. Material and methods: the reference strain of Mtb H37Rv and two clinical isolates of Mtb were selected for this study. Bacilli were exposed to 1/2 MIC (minimum inhibitory concentration) of RIF, PIP and RIF + PIP for 24 h at 37 °C, followed by RNA extraction, purification, DNAse treatment and synthesis of the first cDNA strand. The study of the effect of the isolated and combined drugs on 12 Mtb BEs genes was performed by RT-qPCR. The software Autodock-v4.2.3 and Molegro-v6 were used to evaluate if PIP is able to bind to mycobacterial RNA polymerase encoded by the rpoB gene. Results: the multidrug-resistant isolate (71A) presented higher levels of BE expression after exposure to RIF, followed by the sensitive isolate (47S) and the reference strain. Regarding RIF + PIP, there was a sub expression of most genes when compared to RIF alone. This pattern was observed in both clinical isolates and in the reference strain. The docking assays showed a high probability of stable binding of PIP on RNA polymerase (RNAP) of Mtb. Conclusion: PIP has action under the growth of Mtb and modulates the activity of RIF not only based on the inhibition of BEs as previously thought but also through the inhibition of mycobacterial RNAP