Metabolismo Energético em Parasitas

O metabolismo energético em parasitas é o conjunto de vias bioquímicas através das quais protozoários e helmintos parasitas geram ATP, frequentemente em condições de baixo oxigénio dentro do hospedeiro. Em vez de oxidar completamente os carboidratos a dióxido de carbono e água, muitos parasitas adultos fermentam-nos a ácidos orgânicos, uma adaptação que distingue nitidamente o seu metabolismo do dos seus hospedeiros.

Definition

O metabolismo energético em parasitas refere-se à geração bioquímica de ATP por organismos parasitas, frequentemente através do catabolismo anaeróbio ou parcialmente anaeróbio de carboidratos, adaptado à tensão de oxigénio e ao fornecimento de nutrientes do seu ambiente hospedeiro.

Scope

Este tópico aborda como os parasitas obtêm energia química, com ênfase nas vias baseadas em carboidratos e nas mitocôndrias anaeróbias especializadas encontradas em muitos helmintos, e em como o metabolismo energético muda entre as fases do ciclo de vida. Trata estas vias como biologia de referência e como base conceptual para alvos de fármacos seletivos, não como orientação clínica.

Core questions

• Como os parasitas adultos geram ATP quando o oxigénio é escasso no nicho do hospedeiro?
• O que é a dismutação de malato e por que é central para o metabolismo energético dos helmintos?
• Como o metabolismo energético muda entre as fases de vida livre, infetiva e adulta?
• Quais etapas do metabolismo energético do parasita diferem o suficiente do hospedeiro para serem alvos de fármacos?

Key concepts

• Mitocôndrias anaeróbias (dismutação de malato)
• Fermentação de carboidratos a ácidos orgânicos (acetato, succinato, propionato)
• Redução de fumarato mediada por rodoquinona
• Acetato:succinato CoA-transferase
• Transição metabólica aeróbia-anaeróbia entre as fases do ciclo de vida
• Síntese de ATP ao nível do substrato e associada ao transporte de eletrões
• Divergência metabólica hospedeiro-parasita como princípio de alvo de fármacos

Mechanisms

Muitos helmintos adultos habitam ambientes com baixo teor de oxigénio, e as suas mitocôndrias executam uma via fermentativa conhecida como dismutação de malato: o fosfoenolpiruvato é direcionado para o malato, parte do qual é oxidada enquanto outra parte é reduzida através do fumarato a succinato, usando rodoquinona em vez da ubiquinona das mitocôndrias aeróbias, com succinato e acetato ou propionato excretados como produtos finais (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978). Enzimas características desta bioquímica anaeróbia, como a acetato:succinato CoA-transferase, acoplam a formação do produto final à síntese de ATP e foram caracterizadas em fascíolas hepáticas (van Grinsven et al., 2009). O nemátodo parasita Ascaris suum é um modelo clássico que mostra como um único organismo muda do metabolismo aeróbio na sua fase de vida livre ou larval para o metabolismo mitocondrial anaeróbio na fase adulta que habita o intestino (Komuniecki & Komuniecki, 1989). Como estas vias e as suas enzimas divergem do metabolismo do hospedeiro, são repetidamente destacadas como locais candidatos para quimioterapia seletiva (Barrett, 1981).

Clinical relevance

O metabolismo energético fermentativo, frequentemente dependente de rodoquinona, dos parasitas difere da respiração aeróbia do hospedeiro, e esta diferença é uma base conceptual de longa data para a descoberta de fármacos antiparasitários. Esta entrada descreve essa biologia para auxiliar a compreensão; não especifica fármacos, doses ou decisões de tratamento.

History

Estudos desde meados do século XX em diante estabeleceram que os helmintos parasitas frequentemente fermentam carboidratos em vez de os respirarem completamente, e as revisões de Bryant e o manual de Barrett reuniram isto numa imagem coerente de metabolismo regulado, largamente anaeróbio. Trabalhos moleculares posteriores sobre mitocôndrias anaeróbias, rodoquinona e enzimas como a acetato:succinato CoA-transferase colocaram estas adaptações num quadro bioquímico e evolutivo (Bryant, 1978; Barrett, 1981; Tielens & van Hellemond, 2007; van Grinsven et al., 2009).

Key figures

• Aloysius Tielens
• Jaap van Hellemond
• Clive Bryant
• Richard Komuniecki
• John Barrett

Seminal works

• bryant-1978
• barrett-1981
• tielens-2007

Frequently asked questions

Os parasitas usam oxigénio para produzir energia?

Algumas fases sim, mas muitos parasitas adultos vivem onde o oxigénio é escasso e, em vez disso, fermentam carboidratos a ácidos orgânicos através de vias mitocondriais anaeróbias, como a dismutação de malato, que pode mudar de volta para o metabolismo aeróbio em fases de vida livre ou larvais.

Por que o metabolismo energético dos parasitas é de interesse para o desenvolvimento de fármacos?

Várias das suas enzimas e transportadores de eletrões, como a rodoquinona e a acetato:succinato CoA-transferase, diferem dos do hospedeiro, o que, em princípio, permite a interferência seletiva com o fornecimento de energia do parasita. Esta é biologia conceptual, não aconselhamento de tratamento.