L'analisi metabolomica rivela cambiamenti legati alla formazione di pseudocisti indotta dalla deplezione di ferro nel Trichomonas vaginalis

Parassiti e vettori volume 16, numero articolo: 226 (2023) Citare questo articolo

397 accessi

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Il ferro è un elemento essenziale per le funzioni cellulari, come il metabolismo energetico. Trichomonas vaginalis, un patogeno del tratto urogenitale umano, è in grado di sopravvivere nell'ambiente senza una sufficiente integrazione di ferro. Le pseudocisti (strutture simili a cisti) sono uno stadio tollerato dall'ambiente di questo parassita mentre incontra condizioni indesiderate, inclusa la carenza di ferro. Abbiamo precedentemente dimostrato che la carenza di ferro induce una glicolisi più attiva ma una drastica downregulation degli enzimi metabolici energetici idrogenosomali. Pertanto, la direzione metabolica del prodotto finale della glicolisi è ancora controversa.

Nel presente lavoro, abbiamo condotto un'analisi metabolomica basata su LC‒MS per ottenere informazioni accurate sugli eventi enzimatici di T. vaginalis in condizioni di deplezione di ferro (ID).

Innanzitutto, abbiamo mostrato la possibile digestione del glicogeno, polimerizzazione della cellulosa e accumulo di oligosaccaridi della famiglia del raffinosio (RFO). In secondo luogo, un acido grasso a catena media (MCFA), l’acido caprico, era elevato, mentre la maggior parte degli acidi grassi C18 rilevati erano significativamente ridotti. In terzo luogo, gli aminoacidi erano per lo più ridotti, in particolare alanina, glutammato e serina. Trentatré dipeptidi hanno mostrato un accumulo significativo nelle cellule ID, probabilmente associato alla diminuzione degli aminoacidi. I nostri risultati hanno indicato che il glicogeno veniva metabolizzato come fonte di carbonio e la cellulosa, componente strutturale, veniva sintetizzata contemporaneamente. La diminuzione degli acidi grassi C18 implicava una possibile incorporazione nel compartimento membranoso per la formazione di pseudocisti. La diminuzione degli aminoacidi accompagnata da un aumento dei dipeptidi implicava una proteolisi incompleta. Queste reazioni enzimatiche (alanina deidrogenasi, glutammato deidrogenasi e treonina deidratasi) erano probabilmente coinvolte nel rilascio di ammoniaca.

Questi risultati hanno evidenziato il possibile utilizzo del glicogeno, la biosintesi della cellulosa e l’incorporazione di acidi grassi nella formazione di pseudocisti, nonché la produzione di precursore di NO e ammoniaca indotta dallo stress da carenza di ferro.

Trichomonas vaginalis è l'agente eziologico della più comune malattia non virale a trasmissione sessuale, la tricomoniasi. Si ritiene che l'elevata prevalenza della tricomoniasi sia sottostimata poiché esistono molte infezioni asintomatiche. I sintomi della tricomoniasi vanno da una lieve infiammazione a esiti gravi, come travaglio prematuro e aborto spontaneo [1, 2]. Questa infezione è solitamente autolimitata; se necessario, tinidazolo e metronidazolo rappresentano la prima scelta di trattamento. Tuttavia, la resistenza cumulativa a questi farmaci ci sta spingendo a sviluppare nuove strategie terapeutiche [3].

T. vaginalis risiede nel tratto urogenitale in entrambi i sessi, dove gli elementi nutritivi ed essenziali non sono sufficientemente integrati. Il ferro svolge importanti ruoli biologici in quasi tutti gli organismi viventi. Precedenti rapporti hanno indicato che la sopravvivenza delle cellule di trichomonad si basa su diverse strategie metaboliche in ambienti carenti di ferro (ID). Ad esempio, si ritiene che la glicolisi più attiva superi il difetto di produzione di energia nell’idrogenosoma [4, 5]. È ancora controverso se la direzione metabolica del prodotto finale della glicolisi, il piruvato, sia influenzata da queste condizioni poiché gli enzimi a valle nell’idrogenosoma sono quasi assenti in caso di carenza di ferro [4]. Il piruvato è un metabolita centrale che può essere convertito in aminoacidi, lattato e acetil-CoA per l’ulteriore biosintesi di ATP e acidi grassi [6]. Precedenti indagini hanno indicato che T. vaginalis manca di un meccanismo completo per digerire o sintetizzare gli acidi grassi de novo [7]. Di conseguenza, in questo protista è stata data meno attenzione alla regolazione dei lipidi e dei relativi metaboliti.

Le cisti rappresentano lo stadio infettivo di molti protozoi patogeni umani, come Entamoeba histolytica e Giardia intestinalis. Il metabolismo nelle cellule formate da cisti è diverso da quello del trofozoite attivo. Durante l'incistamento di E. histolytica, il metabolismo del glicogeno e dei lipidi sono più attivi rispettivamente per la formazione della parete cistica e il riarrangiamento della membrana [8,9,10,11]. Eventi metabolici simili sono presenti anche in G. lamblia, sebbene il componente principale della parete della cisti sia il β-1,3-GalNac piuttosto che la chitina in E. histolytica [12].