Физиология и метаболизм паразитов
Физиология и метаболизм паразитов — это исследование того, как паразитические организмы генерируют энергию, приобретают и перерабатывают питательные вещества, размножаются и поддерживают свою внутреннюю среду, обитая в хозяине или на нем. Поскольку паразиты занимают ниши, которые часто богаты питательными веществами, но бедны кислородом, их биохимия часто отличается от биохимии их хозяев, и эти расхождения как объясняют выживание паразитов, так и определяют потенциальные мишени для лекарств.
Definition
Физиология и метаболизм паразитов — это раздел паразитологии, изучающий биохимические и физиологические процессы, посредством которых паразитические организмы получают энергию и питательные вещества, размножаются и регулируют свою внутреннюю среду в условиях хозяина.
Scope
Эта область знакомит читателя с функциональной биологией паразитов, а не с их таксономией или вызываемыми ими заболеваниями. Она группирует основные физиологические системы, которые встречаются у простейших и гельминтов: энергетический метаболизм, размножение и гаметогенез, а также осмотическая и ионная регуляция. Она рассматривает их как справочные темы в паразитологии, а не как содержание по клиническому ведению.
Sub-topics
Core questions
- Как паразиты генерируют АТФ в условиях низкого содержания кислорода, в которых многие из них обитают?
- Как метаболические пути паразитов отличаются от путей их хозяев, и какие различия могут быть использованы в качестве мишеней для лекарств?
- Как паразиты координируют размножение и производство стадий передачи со своим жизненным циклом?
- Как паразиты регулируют водный и ионный баланс в условиях хозяина с различной осмолярностью?
Key concepts
- Питание, зависящее от хозяина
- Аэробный и анаэробный энергетический метаболизм
- Анаэробные митохондрии (дисмутация малата)
- Метаболизм, специфичный для стадии жизненного цикла
- Половое и бесполое размножение
- Производство стадий передачи
- Осморегуляция и выделительная система
- Биохимическое расхождение хозяин-паразит как принцип мишени для лекарств
Mechanisms
Многие паразиты живут там, где кислорода мало, а углеводов много, и их метаболизм адаптирован соответствующим образом. Взрослые гельминты в кишечнике или тканях часто полагаются на анаэробные пути, такие как дисмутация малата в специализированных митохондриях, ферментируя углеводы до органических кислот, а не полностью окисляя их, в то время как свободноживущие или мигрирующие стадии могут возвращаться к аэробному метаболизму (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978). Размножение приспособлено к жизненному циклу: простейшие, такие как Plasmodium, переключаются между бесполым размножением и производством половых стадий, необходимых для передачи (Josling & Llinás, 2015), а гельминты активно инвестируют в производство яиц или личинок. Осмотический и ионный баланс поддерживается специализированными выделительными структурами, такими как протонефридиальная система плоских червей, которая также занимается выведением отходов и лекарств (Kusel et al., 2009). Во всех этих системах повторяющаяся тема заключается в том, что биохимия паразитов часто достаточно отличается от биохимии хозяина, чтобы предложить селективные точки вмешательства (Barrett, 1981).
Clinical relevance
Метаболические и физиологические особенности паразитов лежат в основе большей части антипаразитарной фармакологии, поскольку пути, отличающиеся от путей хозяина, являются классическими местами для поиска селективных мишеней для лекарств. Эта область описывает эту биологию на концептуальном уровне для поддержки понимания того, как разрабатываются антипаразитарные средства; она не предоставляет диагностических критериев, дозировок лекарств или индивидуальных рекомендаций по лечению.
History
Сравнительная биохимия паразитов развивалась на протяжении двадцатого века, когда исследователи осознали, что паразитические гельминты и простейшие часто осуществляют энергетический метаболизм совершенно иначе, чем их хозяева. Обзоры Брайанта по регуляции дыхания у гельминтов и синтез Барретта в учебнике закрепили эту область, а более поздние работы по анаэробным митохондриям поместили энергетический метаболизм паразитов в эволюционные рамки (Bryant, 1978; Barrett, 1981; Tielens & van Hellemond, 2007).
Key figures
- Clive Bryant
- John Barrett
- Aloysius Tielens
- Jaap van Hellemond
Related topics
Seminal works
- bryant-1978
- barrett-1981
- tielens-2007
Frequently asked questions
- Почему метаболизм паразитов изучается отдельно от метаболизма хозяина?
- Паразиты часто обитают в нишах с низким содержанием кислорода и богатых питательными веществами и развили отличительные пути, особенно для генерации энергии; эти различия биологически важны и являются концептуальной основой для селективных антипаразитарных мишеней для лекарств.
- Какие физиологические системы охватывает эта область?
- Она группирует повторяющиеся функциональные системы паразитов: энергетический метаболизм, размножение и гаметогенез, а также осмотическую и ионную регуляцию, как справочные темы в паразитологии.