As bactérias intracelulares obrigatórias representam parasitas consumados, muitas vezes cooptando secretamente os recursos do hospedeiro para permitir o desenvolvimento e, em última instância, a transmissão para um novo hospedeiro. O sucesso geral desta estratégia de sobrevivência é sem dúvida derivado da co-evolução com as respectivas hospedeiras eucarióticas ao longo de centenas de milhões de anos. De fato, muitas espécies de bactérias intracelulares obrigatórias representam patógenos capazes de ter um impacto negativo significativo na saúde humana mundial. Esta ligação com a doença humana e a fascinante biologia infecciosa demonstrada por estes parasitas torna-os sujeitos requintados para investigação. Apesar da necessidade absoluta de crescimento dentro das células eucarióticas, esta classe de bactérias tem desenvolvido estratégias distintas que permitem a colonização de diversos tecidos, tipos celulares e até mesmo nichos subcelulares. Reunimos uma coleção de artigos de Opinião, Revisão e Pesquisa Primária que aprofundam a biologia, muitas vezes única, das bactérias intracelulares obrigatórias. O leitor desta Edição Especial de Tópicos encontrará exemplos de estratégias de virulência empregadas pela Clamídia, Anaplasma, Ehrlichia e Rickettsia. Também incluímos a Coxiella na nossa reflexão sobre as bactérias intracelulares obrigatórias. Apesar do recente desenvolvimento de um método de cultura independente da célula hospedeira (ver a revisão de Beare et al., 2011), a Coxiella burnetii permanece confinada ao crescimento intracelular em ambientes naturais. Aspectos da biologia da infecção coberta incluem mecanismos de invasão das células hospedeiras, produção e secreção de proteínas anti-hospedeiro, aquisição de nutrientes e resposta imunológica do hospedeiro. Infelizmente, a biologia que torna esta classe de micróbios tão interessante também tem frequentemente levantado barreiras que complicam a investigação. Estas questões também são abordadas em artigos que, esperamos, irão apontar o caminho a seguir.
A capacidade de invadir e ganhar acesso ao interior da célula hospedeira é de importância óbvia para obrigar as bactérias intracelulares. No entanto, os mecanismos precisos de aderência e invasão permanecem não resolvidos para a maioria das espécies. Chan et al. (2010) revisa o conhecimento atual sobre aderência e invasão por Rickettsia spp. e destaca como a interferência nesses eventos poderia levar a novos modos de prevenção e tratamento. Isto é particularmente importante uma vez que a eficácia da resposta imunológica do hospedeiro pode ser limitada em resposta a esta classe de parasitas. Embora o estilo de vida intracelular obrigatório certamente proteja um pouco os patógenos dos mecanismos de defesa do hospedeiro, algumas proteínas parasitárias são altamente imunogênicas. Gall et al. (2011) caracterizam respostas imunológicas in vitro e in vivo aos antígenos clamídios, e seu relato levanta questões sobre como a resposta imunológica contribui para a patologia associada à doença clamídial.
Em contraste com Rickettsia spp., o desenvolvimento intracelular de C. burnetii e Chlamydia spp. ocorre dentro de um vacúolo parasitóforo ligado à membrana. Tal sequestro apresenta desafios únicos para estes organismos e necessita de mecanismos para estabelecer e manter este compartimento único. Hussain et al. (2011) investigaram contribuições de fatores eucarióticos na formação do vacúolo contendo C. burnetii e apresentam evidências de que múltiplas quinases hospedeiras são essenciais para a biogênese do vacúolo. Este tema é mais explorado por Ouellette e Carabeo (2010)que descrevem um exemplo de como as bactérias intracelulares obrigatórias interagem intimamente com e dependem dos recursos do hospedeiro. Eles demonstram que as taxas de reciclagem de vesículas contendo transferência são importantes para o crescimento ideal da clamídia. Se este caminho é necessário para fornecer ferro não foi claro, mas um relatório de métodos de Thompson e Carabeo (2011) ilustra a importância do ferro no desenvolvimento da clamídia e estabelece um novo método para induzir a fome de ferro durante infecções com bactérias intracelulares obrigatórias.
Semelhante ao caso com seus primos facultativos, a secreção das proteínas efetoras do hospedeiro-interativo representa um mecanismo significativo empregado pelas bactérias intracelulares obrigatórias para promover a virulência através da modulação dos processos celulares do hospedeiro. Portanto, nenhuma consideração de microbiologia intracelular obrigatória seria completa sem incluir a visão atual da secreção de proteína e função da proteína efetora. Betts-Hampikian e Fields (2010)fornecem uma revisão completa do mecanismo de secreção clamídial tipo III e enfatizam descobertas que indicam adaptações únicas ao estilo de vida intracelular obrigatório. Stone et al. (2011) ampliam esta discussão em um artigo de pesquisa original explorando mecanismos moleculares empregados para regular a atividade do aparelho de secreção. Finalmente, dois artigos exploram a função específica da proteína effector. Zhong (2011) explora amplamente o papel das proteases secretadas na escultura do ambiente hospedeiro intracelular enquanto simultaneamente gera um pool de aminoácidos para uso por parasitas, enquanto Broederdorf e Voth (2011) fornecem um comentário interessante sobre os mecanismos anti-apoptóticos de uma proteína C. burnetii effector tipo IV-secreted.
Investigar a biologia da infecção das bactérias intracelulares obrigatórias é frequentemente um processo complicado. Em primeiro lugar, podem existir barreiras psicológicas que fazem com que os investigadores hesitem até mesmo em realizar pesquisas. Por exemplo, Wolf (2011) descreve o dilema que actualmente limita o interesse em relação à patogénese da Chlamydia pneumoniae. No entanto, a falta de um sistema genético rastreável representa talvez a maior barreira que confunde o progresso significativo da biologia intracelular obrigatória. No passado, estudos proteômicos rigorosos ajudaram a impulsionar o progresso na ausência de geração mutante. Por exemplo, as análises proteômicas de Anaplasma e Ehrlichia realizadas por Lin et al. (2011) ilustram como esses estudos podem fornecer uma visão útil. Felizmente, o futuro parece agora brilhante para algum grau de manipulação genética. Beare et al. (2011)fornecem uma revisão cuidadosa de fatores que confundiram esforços no passado e resumem avanços empolgantes onde foram feitos progressos reais em análises genéticas de bactérias intracelulares obrigatórias. Significativamente, também foram feitos avanços no sistema histórico de clamídia intracelular, onde agora é possível gerar mutações direcionadas em genes de clamídia. Como ilustra a amostragem de artigos neste número de Temas Especiais, a biologia e patogênese das bactérias intracelulares obrigatórias representa uma área fértil de investigação que provavelmente se expandirá rapidamente no futuro.