Yes / Mycobacterium africanum lineage (L) 6 is an important pathogen in West Africa, causing up to 40% of pulmonary tuberculosis (TB). The biology underlying the clinical differences between M. africanum and M. tuberculosis sensu stricto remains poorly understood. We performed ex vivo expression of 2179 genes of the most geographically dispersed cause of human TB, M. tuberculosis L4 and the geographically restricted, M. africanum L6 directly from sputa of 11 HIV-negative TB patients from The Gambia who had not started treatment. The DosR regulon was the most significantly decreased category in L6 relative to L4. Further, we identified nonsynonymous mutations in major DosR regulon genes of 44 L6 genomes of TB patients from The Gambia and Ghana. Using Lebek's test, we assessed differences in oxygen requirements for growth. L4 grew only at the aerobic surface while L6 grew throughout the medium. In the host, the DosR regulon is critical for M. tuberculosis in adaptation to oxygen limitation. However, M. africanum L6 appears to have adapted to growth under hypoxic conditions or to different biological niches. The observed under expression of DosR in L6 fits with the genomic changes in DosR genes, microaerobic growth and the association with extrapulmonary disease. / European Research Council-INTERRUPTB starting grant nr.311725 (to BdJ, BO, FG, MA, CM).

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No presente trabalho foram estudados pacientes TB antes e após receberem o tratamento, e indivíduos contatos TB com diagnóstico de infecção latente (PPD+). Foram investigados os níveis séricos de IgG e IgG1 e a produção de citocinas e quimiocinas contra os seguintes antígenos: 1) antígenos da fase de infecção ativa (ESAT-6/CFP-10, Rv0717 e Rv3353); 2) infecção latente ou DosR (Rv1733, Rv2628, Rv2029 e Rv1737); e, 3) antígenos da fase de reativação da infecção ou Rpf (Rv0867 e Rv2389). A produção de IFN-ꝩ, TNF-α,IL-17, IL-10 e IL-4 foi avaliada em culturas de células mononucleares de sangue periférico (PBMC) estimuladas com antígenos do M. tuberculosis, através de ELISA e/ou CBA-citometria. Níveis séricos de CCL-2, CXCL-8, CXCL-9 e CXCL10 foram mensurados em pacientes TB e controles. Nossos resultados mostram níveis séricos elevados de anticorpos IgG1 contra ESAT-6/CFP-10, Rv0717, Rv3353, Rv1733, Rv2029, Rv2628 e Rv0867 em pacientes com TB ativa em comparação ao grupo controle (p<0.001). Após completada a quimioterapia, a resposta de IgG1 frente aos antígenos ESAT-6/CFP-10, Rv3353, Rv2628, Rv2029, e Rv0867 foi reduzida a níveis de controle (p<0,01). A análise da curva ROC confirmou o bom desempenho dos antígenos Rv0717, Rv1733, Rv3353, Rv2628, Rv2029 e Rv0867 no diagnóstico da TB. Interessantemente, Rv0717 e Rv1733 induziram um pico de resposta de IgG1 após 1-3 meses de quimioterapia (p<0,01). Neste grupo de pacientes (1-3M), uma alta produção de IFN-ꝩ e TNF-α foi observada após estimulação de PBMC com ESAT6/CFP-10, Rv1733 e Rv2029. Os grupos não diferiram na produção de IL-17, IL-10 e IL-4, indicando uma predominante resposta com perfil Th1 nos pacientes estudados. Níveis elevados de CXCL-8, CXCL-9 e CXCL-10 foram detectados no soro de pacientes com TB ativa. Após 6 meses de tratamento os níveis séricos de CXCL-9 e CXCL-10 foram reduzidos a níveis de controle. Níveis séricos elevados de anticorpos IgG e IgG1 específicos para os antígenos ESAT-6/CFP-10 e Rv1733 foram observados em pacientes com TB ativa e em contatos TB, em comparação com o grupo controle (p< 0,05). De forma semelhante, pacientes TB e contatos TB também não diferiram quanto a produção de IFN-ꝩ em resposta ao antígeno ESAT-6/CFP-10, indicando haver dificuldade em diferenciar pacientes com TB ativa de indivíduos com TB latente. Interessantemente, em resposta ao antígeno DosR Rv1733, níveis elevados de IFN-ꝩ foram observados nas culturas de PBMC dos contatos TB, em comparação aos grupos TB ativa e controle sadio (p<0,05). Em conjunto, esses resultados sugerem a existência de biomarcadores da tuberculose, representados por: 1) detecção de níveis elevados de anticorpos IgG1 contra ESAT-6/CFP-10, Rv0717, Rv3353, Rv1733, Rv2628, Rv2029 e Rv0867; 2) alta produção de IFN-ꝩ e TNF-α em resposta a diferentes antígenos do M. tuberculosis; e, 3) níveis séricos aumentados de CXCL-9 e CXCL-10. Esse perfil de resposta imune pode auxiliar no diagnóstico da TB e no monitoramento do tratamento. Além disso, a detecção de níveis elevados de IFN-ꝩ em resposta ao antígeno Rv1733 pode contribuir no diagnóstico da doença em contatos TB que apresentam tuberculose assintomática. / Tuberculosis (TB) remains a major public health problem in the world. The identification of new Mycobacterium tuberculosis antigens and infection biomarkers capable of assisting in the diagnosis of active disease and latent infection are important targets for TB control. In the present study, TB patients before and after receiving treatment and contacts TB diagnosed with latent infection (PPD +), were studied. We investigated the levels of serum IgG and IgG1 and the production of cytokines and chemokines against the following antigens: 1) antigens from the active phase of infection (ESAT-6/CFP-10, Rv0717 and Rv3353); 2) latent infection antigens or DosR (Rv1733, Rv2628, Rv2029 and Rv1737); and 3) antigens from the reactivation phase of infection or Rpf (Rv0867 and Rv2389). The production of IFN-ꝩ, TNF-α, IL-17, IL-10 and IL-4 was evaluated in peripheral blood mononuclear cell (PBMC) cultures stimulated with M. tuberculosis antigens, by using ELISA and/or CBA-cytometry. Serum levels of CCL-2, CXCL-8, CXCL-9 and CXCL-10 were measured in TB patients and controls. Our results show elevated serum levels of IgG1 antibodies against ESAT6/CFP-10, Rv0717, Rv3353, Rv1733, Rv2628, Rv2029 and Rv0867 in patients with active TB, in comparison with the control group (p<0.001). After completion of the chemotherapy, the IgG1 response to ESAT-6/CFP-10, Rv3353, Rv2628, Rv2029 and Rv0867 was reduced to control levels (p <0.01). The ROC curve analysis confirmed the good performance of Rv0717, Rv3353, Rv1733, Rv2628, Rv2029 and Rv0867, and antigens in the diagnosis of TB. Interestingly, Rv0717 and Rv1733 induced an IgG1 peak response after 1-3 months of chemotherapy (p<0.01). In this patient group (1-3m), a high IFN-ꝩ and TNF-α response was observed after stimulation of PBMC with ESAT-6/CFP-10, Rv1733 and Rv2029. The groups did not differ in IL-17, IL-10 and IL4, indicating a predominant Th1 response in the patients studied. High levels of CXCL8, CXCL-9 and CXCL-10 were detected in the serum of patients with active TB. After 6 months of treatment, levels of both CXCL-9 and CXCL-10 were reduced to control levels. Elevated serum levels of IgG and IgG1 specific for both ESAT-6/CFP-10 and Rv1733 were observed in patients with active TB and in TB contacts, in comparison with the control group (p<0.05). Similarly, TB patients and TB contacts also did not differ in the production of IFN-ꝩ in response to ESAT-6/CFP-10, indicating that the discrimination between patients with active TB and individuals with latent TB is difficult. Interestingly, in response to the DosR Rv1733 antigen, high levels of IFN-ꝩ were observed in PBMC cultures of TB contacts in comparison to both active TB and healthy control groups (p<0.05). Together, these results suggest the existence of tuberculosis biomarkers represented by: 1) elevated serum levels of IgG1 antibodies against ESAT6/CFP-10, Rv0717, Rv3353, Rv1733, Rv2628, Rv2029 and Rv0867; 2) high IFN-ꝩ and TNF-α production in response to different M. tuberculosis antigens; and 3) increased serum levels of CXCL-9 and CXCL-10. This profile of immune response may assist in the diagnosis of TB and monitoring drug therapy. Furthermore, detection of high levels of IFN-ꝩ in response to the Rv1733 antigen may contribute to the diagnosis of TB disease in contacts presenting asymptomatic tuberculosis.