Post on 26-Jan-2015
Nutrición y Metabolismo Nutrición y Metabolismo Energético en Helmintos Energético en Helmintos
ParásitosParásitos
Platelmintos
Clases
• Turbelaria – Vida libre
• Aspidogastrea – Endoparásitos moluscos
• Monogenea – Ectoparásitos de peces
• Digenea – Parásitos con ciclos complejos
• Cestoda- Endoparásitos
Información restringida
• Tremadodes: Schistosoma mansoni y Fasciola hepatica
• Cestodes: Hymelonepis diminuta
Estadíos de vida libre vs parásitos
• Estadíos de vida libre– Huevo, miracidio, cercaria,
metacercaria– No se multiplican– Capacidad biosintética limitada o
inexistente– Acuáticos, sólo necesitan O2 del
ambiente– Dependen de reservas energéticas
para encontrar hospedero
Estadíos de vida libre vs parásitos
• Estadíos parasitarios– Nutrientes abundantes– Reproducción– Evitar ser eliminados por el sistema
inmune del huésped
Nutrición – Estadíos de vida libre
• Reservas limitadas de glucógeno• Buscan huésped (miracidio, cercaria)
o entran en estado latente (huevo, metacercaria)
• Fh: huevos maduran en el exterior, tienen células de vitelo
• Sm: huevos maduran en el huéped, sin vitelo– Cubierta porosa: ingresan glucosa y aa,
excretan proteínas
Nutrición – Estadíos parasitarios
• Monogenea: sólo por tracto alimentario, primero digiere y luego absorbe
• Digenea: 2 superficies: tegumento y epitelio intestinal, contribución desconocida
• Cestoda: Tegumento, sin tracto alimentario, todos parásitos
Intestino de Trematodes
A) Schistosoma: sincitial
B) Fasciola: celular
Intestino de Trematodes
• Hematófagos: sangre fuente de nutrientes
• Enzimas proteolíticas– Cisteína proteasas: Catepsinas L y B– Aspartil proteasas– Serina proteasas– Roles en invasión y evasión de
respuesta inmune
Tegumento de Trematodes
• Rol absortivo favorecido por canales, pits, invaginaciones
• Transportadores de glucosa y peptidasas
• Absorción de colesterol y otros lípidos
• Receptor de LDL humana: evasión
Transportadores de glucosa en el tegumento de
Schistosoma
SGTP 1 y 4
SGTP 4
Metabolismo Energético• Completamente dependientes de hidratos de carbono
• Adultos: escasa disponibilidad de O2, por tanto tienen metabolismo fermentativo– Glúcidos: reducción y oxidación – Lípidos: no se usan en la producción de ATP
• Vida Libre: Metabolismo aerobio– Podrían utilizar lípidos para producir ATP (no demostrado)
• Reservas de glucógeno: tanto en parásitos como en vida libre
• Aminoácidos: contribución no significativa al metabolismo energético.
Vías de degradación aeróbica y anaeróbica en platelmintos
Estadíos de vida libre
Degradan reservas endógenas a CO2 vía glicólisis clásica y ciclo de Krebs
Glucosa - Piruvato (citosol) – ACoA (mitocondria)- Krebs
ATP producido por cadena respiratoria y fosforilación oxidativa
Estadíos parásitos
Ninguno degrada glúcidos completamente a CO2
No usan O2 como aceptor final
Degradación de substratos debe estar en balance redox: el número de reacciones productoras de NADH debe ser igual al de consumidoras de NADH
2 vías para mantener balance redox: 1) glicólisis anaeróbica
2) dismutación del malato
Glicólisis anaeróbica
• Algunos platelmintos adultos fermentan sus substratos glucídicos a lactato, adaptación clásica del metabolismo sin O2
• 2 ATP por molécula de glucosa degradada
• Vía de Embden-Meyerhof
• Schistosoma spp., Clonorchis sinensis, Echinococcus granulosus, Taenia spp. excretan grandes cantidades de lactato
Dismutación del malato
Usado por la mayoría de los platelmintos
Glúcidos son degradados a PEP que es carboxilado a oxalacetato por la PEPCK y luego reducido a malato que ingresa a la mitocondria
Una porción del malato es oxidado a acetato y otra porción reducido a succinato y eventualmente a propionato
Dismutación del malato vía oxidativa
Enzima málica oxida el malato a piruvato que es oxidado a A-CoA por la piruvato deshidrogenasa un complejo enzimático adaptado a la anaerobiosis en Ascaris suum y posiblemente trematodos como F. hepatica y Dipylidium caninum
Fasciola usa una acetato:succinato CoA transferasa (ASCT) para producir acetato
ATP se forma cuando Succ CoA se recicla a succinato por la succinil CoA sintetasa (SCS)
La reducción del NADH se compensa con la reducción de otra porción de malato a succinato
Dismutación del malato vía reductora
Malato a succinato por dos reacciones que revierten parte del ciclo de Krebs
Fasciola: succinato es metabolizado a propionato por vía reversa a la formación de succ CoA desde propionato en mamíferos
Descarbolixación del succinato a propionato se acompaña de fosforilación de ADP
Balance redox se mantiene cuando se produce tanto pripionato como acetato
FUM a SUCC se acopla a fosforilación de ADP ligada a transporte de e en el sitio I de la cadena resporatoria
Glucosa a Propionato= 5 mol ATP
Aspectos inusuales de la glicólisis
Búsqueda de blancos terapéuticos
Hexoquinasa: reguladora, crítica. Sm sólo una isoforma, homología con HK de mamíferos, rol en transición energética durante el ciclo
PFK: principal enzima reguladora. Estudiada en Fh, similar a huésped. Activada por fosforilación con proteín-quinasa dependiente de cAMP.
FBPasa: reciclado del sustrato en Fh, consume ATP pero permite regular flujo glicolítico neto en forma más eficiente
PK: Fh similar a hepática, inhibida por ATP, cinética cooperativa con PEP
Aspectos inusuales de la glicólisis:
PEPCK• Crítica en producción
citosólica de malato
• Sin rol anabólico en neoglucogénesis de mamíferos
• Fh: aumenta importancia de PEPCK en el cambio a metabolismo anaerobio a PK disminuyendo PK/PEPCK
Aspectos inusuales del metabolismo mitocondrial
• Por dismutación del malato los distintos organismos producen variados metabolitos finales pero tienen vías mitocondriales muy similares
• Operan una porción del ciclo de Krebs (OXA a SUCC) y en algunos casos β-oxidación en dirección opuesta a los organismos aeróbicos
• Diferencias con mitocondrias aeróbicas:– i) la enzima que cataliza la conversión de fumarato
a succinato
– ii) la quinona que conecta esta transferencia de e- al complejo enzimático en la cadena de transporte de e-
– Iii) la presencia de la ASCT que convierte acetil-CoA en acetato
Succinato deshidrogenasa vs fumarato reductasa
• Estadios de vida libre: e- se transfieren del NADH y succinato a la ubiquinona vía complejos I y II de la CR respectivamente. Luego los e- se transfieren del ubiquinol al O2 vía los complejos III y IV de la CR.
• Estadios parásitos: hay una transición de la oxidación del succinato por la SDH en el Krebs de juveniles a la reacción reversa: reducción de fumarato a succinato en el adulto. Las bacterias tienen 2 complejos distintos, lo mismo que los nematodos A. suum y H. contortus pero falta evidencia en trematodos y cestodos.
Ubiquinona versus rodoquinona
• En bacterias se utiliza menaquinona cuando el fumarato es el aceptor final de e-
• En helmintos parásitos se demostró la presencia de rodoquinona sugiriendo que el rodoquinol funciona como donante de e- en la reducción del fumarato
• Fh: la cantidad de rodoquinona durante el ciclo se correlaciona con la importancia de la reducción del fumarato y ubiquinona con el metabolismo aerobio. Ambas se sintetizan de novo por la vía del mevalonato
Origen evolutivo de la mitocondria anaeróbica
• Las mitocondrias evolucionaron por endosimbiosis entre una archabacteria anaeróbica y una α-proteobacteria
• Las mitocondrias anaeróbicas no se habrían originado desde una mitocondria ancestral pluripotencial sino después a partir de la mitocondria de tipo aeróbico luego que ésta perdiera sus capacidades anaeróbicas:– FRDs están claramente relacionadas a las SDHs de las
mitocondrias aeróbicas clásicas– La rodoquinona y la ubiquinona son benzoquinonas en
comparación con la menaquinona, una naftoquinona– Los platelmintos parásitos evolucionaron desde
gusanos de vida libre con metabolismo aerobio
Transiciones en el metabolismo energético durante el ciclo- Fasciola
• Cambios definitivos: el mismo organismo no volverá a encontrar su ambiente previo,
• ej. NEJ a adulto: de Krebs a fermentativo• Gusanos inmaduros 1 s: Disminuye Krebs • Parénquima y canalicular temprano: acetato
se transforma en el principal producto, necesita O2 para la reoxidación del NADH
• Canalicular tardío: producción de propionato y acetato
• Krebs queda confinado a las zonas externas limitado por la difusión de O2
Transiciones en el metabolismo energético
durante el ciclo- Schistosoma
• Cercarias: metabolismo aeróbico• Adultos: fermentativo a lactato,
aunque persiste Krebs y fosforilación oxidativa
• Cambio se produce por el ingreso a un medio con glucosa captada por SGTP4
• Esporocistos: anaerobios facultativos, succinato via dismutación del malato en situaciones de anaerobiosis.
Capacidades biosintéticas
• Glúcidos: no sintetizados de novo, gluconeogénesis nunca demostrada. CH simples se obtienen del huésped y se utilizan para sintetizar glúcidos complejos
• AA: la mayoría son esenciales pero pueden sintetizar algunos por vías comunes con otros organismos. El esqueleto carbonado de algunos aa deriva de intermediarios de glucólisis o Krebs, y la transaminación provee el grupo NH2 donado por el glutamato
• Producen y excretan grandes cantidades de prolina. Fh usa arginina para producir prolina con enzimas mucho más activas que en mamíferos. Por otro lado la prolina oxidasa está ausente o es muy baja lo que explica los altos niveles de producción.- implicada en hiperplasia de conductos biliares
Metabolismo lipídico- AG
• Fosfolípidos, triacilgliceroles y colesterol no pueden ser sintetizados de novo por los paltelmintos: se obtienen directamente del huésped (colesterol) o se sintetizan desde bloques básicos (ácidos grasos)
• AG no se degradan para obtener ATP• AG del parásito se producen por
modificación de los AG del huésped• Fh: no puede producir insaturados pero
puede usar acetato para elongar la cadena de AG
• AG con o sin elongación se incorporan a los fosfolípidos y triacilgliceroles
Metabolismo lipídico
• Fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina son los fosfolípidos predominantes en Fh y Sm
• Fh: altos niveles de glicerofosfocolina, producto de degradación de FC indicando alto turnover
• Colesterol: se utiliza en la síntesis de ecdyesteroides
• La vía del mevalonato se utiliza para la sintesis de dolicoles para la glicosilación proteica.
Metabolismo lipídico
Bases Nitrogenadas
• No sintetizan purinas de novo: las obtienen del huésped, pero tienen vías de salvataje
• Las pirimidinas son sintetizadas de novo por todos los platelmintos
• Poliaminas: faltan enzimas de su síntesis, serían obtenidas del huésped
Resumen de diferencias entre estadios de vida libre y
parásitos