Un modelo in vitro para el estudio secuencial de la reducción de Mycobacterium tuberculosis a través de dos etapas de persistencia no replicante

Se demostró anteriormente que la transferencia abrupta de cultivos de Mycobacterium tuberculosis vigorosamente aireados a condiciones anaerobias resultó en su muerte rápida, pero el agotamiento gradual de O2 disponible permitió la expresión de una mayor tolerancia a la anaerobiosis. Esos estudios utilizaron un modelo basado en la adaptación de bacilos no agitativos a medida que se asentaban a través de un gradiente de O2 auto-generado, pero el modelo no permitía el examen de poblaciones homogéneas de bacilos durante etapas discretas en esa adaptación. El presente informe describe un modelo basado en el cultivo de bacilos tuberculosos en medio líquido profundo con agitación muy suave que los mantiene en dispersión uniforme mientras controla la tasa a la que se agota el O2. En este modelo, se observaron al menos dos etapas de persistencia no replicante. El cambio a la primera etapa, designada NRP etapa 1, ocurrió abruptamente en un punto cuando el nivel de O2 disuelto en declive se acercó al 1% de saturación. Esta etapa microaerofílica se caracterizó por una lenta tasa de aumento de turbidez sin un correspondiente aumento en el número de UFC o síntesis de ADN. Sin embargo, se inició y mantuvo una alta tasa de producción de glicina deshidrogenasa mientras los bacilos estaban en este estado, y se mantuvo una concentración de ATP constante. Cuando el contenido de O2 disuelto del cultivo cayó por debajo de aproximadamente el 0.06% de saturación, los bacilos cambiaron abruptamente a una etapa anaeróbica, designada NRP etapa 2, en la que no se observó un aumento adicional en la turbidez y la concentración de glicina deshidrogenasa disminuyó notablemente. La capacidad de los bacilos en NRP etapa 2 para sobrevivir anaeróbicamente dependía en parte de haber pasado suficiente tiempo de tránsito en NRP etapa 1. Los efectos de cuatro agentes antimicrobianos sobre los bacilos dependían de cuál de las diferentes etapas fisiológicas ocupaban los bacilos en un momento dado y reflejaban los modos de acción reconocidos de estos agentes. Se sugiere que la capacidad de cambiar a una o ambas de las dos etapas no replicantes, que corresponden a la persistencia microaerofílica y anaeróbica, es responsable de la capacidad de los bacilos tuberculosos para permanecer inactivos en el hospedador durante largos períodos de tiempo, con la capacidad de reactivarse y activar la enfermedad en un momento posterior. El modelo descrito aquí tiene promesas como herramienta para ayudar a clarificar los eventos a nivel molecular que permiten a los bacilos persistir en condiciones adversas y reanudar el crecimiento cuando las condiciones se vuelven favorables. El modelo de cultivo presentado aquí también es útil para evaluar fármacos por su capacidad para matar bacilos tuberculosos en sus diferentes etapas de persistencia no replicante.