Метаболомический анализ выявил изменения, связанные с образованием псевдокист, вызванным истощением запасов железа у Trichomonas vaginalis.

Паразиты и переносчики, том 16, Артикульный номер: 226 (2023) Цитировать эту статью

397 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Железо является важным элементом для клеточных функций, таких как энергетический обмен. Trichomonas vaginalis, возбудитель урогенитального тракта человека, способен выживать в окружающей среде без достаточного количества добавок железа. Псевдокисты (кистоподобные структуры) являются экологически переносимой стадией этого паразита, но при этом сталкиваются с нежелательными условиями, включая дефицит железа. Ранее мы продемонстрировали, что дефицит железа вызывает более активный гликолиз, но резкое снижение активности ферментов гидрогеносомного энергетического метаболизма. Поэтому направление метаболизма конечного продукта гликолиза до сих пор остается спорным.

В настоящей работе мы провели метаболомный анализ на основе ЖХ-МС, чтобы получить точное представление о ферментативных событиях T. vaginalis в условиях истощения железа (ID).

Во-первых, мы показали возможное переваривание гликогена, полимеризацию целлюлозы и накопление олигосахаридов семейства рафинозы (RFO). Во-вторых, содержание жирных кислот со средней длиной цепи (MCFA), каприновой кислоты, было повышено, тогда как содержание большинства обнаруженных жирных кислот C18 было значительно снижено. В-третьих, в основном было снижено содержание аминокислот, особенно аланина, глутамата и серина. Тридцать три дипептида показали значительное накопление в клетках ID, что, вероятно, было связано с уменьшением количества аминокислот. Наши результаты показали, что гликоген метаболизируется в качестве источника углерода, и в то же время синтезируется структурный компонент целлюлоза. Снижение содержания жирных кислот С18 предполагало возможное включение в мембранный компартмент для образования псевдокист. Уменьшение аминокислот, сопровождающееся увеличением дипептидов, свидетельствует о неполном протеолизе. Эти ферментативные реакции (аланиндегидрогеназа, глутаматдегидрогеназа и треониндегидратаза), вероятно, участвуют в высвобождении аммиака.

Эти результаты подчеркнули возможную утилизацию гликогена, биосинтез целлюлозы и включение жирных кислот в образование псевдокист, а также выработку предшественника аммиака NO, индуцированную стрессом, истощающим железо.

Trichomonas vaginalis является возбудителем наиболее распространенного невирусного заболевания, передающегося половым путем, трихомониаза. Считается, что высокая распространенность трихомониаза недооценена, поскольку существует множество бессимптомных инфекций. Симптомы трихомониаза варьируются от легкого воспаления до тяжелых исходов, таких как преждевременные роды и выкидыш [1, 2]. Эта инфекция обычно проходит самостоятельно; при необходимости тинидазол и метронидазол являются препаратами первого выбора. Однако кумулятивная резистентность к этим препаратам побуждает нас разрабатывать новые терапевтические стратегии [3].

T. vaginalis обитает в урогенитальном тракте у обоих полов, где питательные и незаменимые элементы не поступают в достаточной степени. Железо играет важную биологическую роль практически во всех живых организмах. Предыдущие отчеты показали, что выживание трихомонадных клеток зависит от различных метаболических стратегий в средах с дефицитом железа (ЖД). Например, считается, что более активный гликолиз преодолевает дефект производства энергии в гидрогеносоме [4, 5]. До сих пор остается спорным вопрос о том, влияют ли эти условия на направление метаболизма конечного продукта гликолиза – пирувата, поскольку при дефиците железа нижестоящие ферменты в гидрогеносоме практически отсутствуют [4]. Пируват является центральным метаболитом, который может превращаться в аминокислоты, лактат и ацетил-КоА для дальнейшего биосинтеза АТФ и жирных кислот [6]. Предыдущие исследования показали, что у T. vaginalis отсутствует полный механизм переваривания или синтеза жирных кислот de novo [7]. Следовательно, регуляции липидов и связанных с ними метаболитов у этого протиста уделялось меньше внимания.

Цисты являются инфекционной стадией многих патогенных простейших человека, таких как Entamoeba histolytica и Giardia кишечная. Метаболизм в клетках, образованных кистами, отличается от метаболизма в активном трофозоите. Во время инцистации E. histolytica метаболизм гликогена и липидов более активен для формирования стенки кисты и перестройки мембраны соответственно [8,9,10,11]. Подобные метаболические события также присутствуют у G. lamblia, хотя основным компонентом стенки кисты является β-1,3-GalNac, а не хитин у E. histolytica [12].