สรีรวิทยาและการเผาผลาญของปรสิต
สรีรวิทยาและการเผาผลาญของปรสิตคือการศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตปรสิตสร้างพลังงานได้อย่างไร ได้รับและประมวลผลสารอาหารอย่างไร สืบพันธุ์อย่างไร และรักษาสภาพแวดล้อมภายในของพวกมันได้อย่างไรในขณะที่อาศัยอยู่ในหรือบนโฮสต์ เนื่องจากปรสิตอาศัยอยู่ในช่องว่างที่มักอุดมไปด้วยสารอาหารแต่มีออกซิเจนต่ำ ชีวเคมีของพวกมันจึงมักแตกต่างจากของโฮสต์ และความแตกต่างเหล่านี้ทั้งอธิบายการอยู่รอดของปรสิตและกำหนดเป้าหมายยาที่เป็นไปได้
Definition
สรีรวิทยาและการเผาผลาญของปรสิตคือสาขาหนึ่งของปรสิตวิทยาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีวเคมีและสรีรวิทยาที่สิ่งมีชีวิตปรสิตใช้ในการรับพลังงานและสารอาหาร สืบพันธุ์ และควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของพวกมันภายในสภาพแวดล้อมของโฮสต์
Scope
สาขาความรู้นี้มุ่งเน้นให้ผู้อ่านเข้าใจชีววิทยาเชิงหน้าที่ของปรสิต มากกว่าการจำแนกประเภทหรือโรคที่พวกมันก่อให้เกิด โดยจะจัดกลุ่มระบบสรีรวิทยาหลักที่พบซ้ำในปรสิตโปรโตซัวและหนอนพยาธิ ได้แก่ การเผาผลาญพลังงาน การสืบพันธุ์และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ และการควบคุมออสโมติกและไอออนิก โดยนำเสนอสิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้ออ้างอิงภายในปรสิตวิทยา ไม่ใช่เนื้อหาเกี่ยวกับการจัดการทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ปรสิตสร้าง ATP ได้อย่างไรในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำซึ่งหลายชนิดอาศัยอยู่?
- วิถีการเผาผลาญของปรสิตแตกต่างจากของโฮสต์อย่างไร และความแตกต่างใดที่สามารถนำมาใช้เป็นเป้าหมายยาได้?
- ปรสิตประสานการสืบพันธุ์และการสร้างระยะแพร่เชื้อเข้ากับวงจรชีวิตของพวกมันได้อย่างไร?
- ปรสิตควบคุมสมดุลน้ำและไอออนในสภาพแวดล้อมของโฮสต์ที่มีความเข้มข้นออสโมติกแตกต่างกันได้อย่างไร?
Key concepts
- การได้รับสารอาหารที่ขึ้นกับโฮสต์
- การเผาผลาญพลังงานแบบใช้ออกซิเจนและไม่ใช้ออกซิเจน
- ไมโทคอนเดรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน (การสลายมาเลต)
- การเผาผลาญที่จำเพาะกับระยะวงจรชีวิต
- การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ
- การสร้างระยะแพร่เชื้อ
- การควบคุมออสโมซิสและระบบขับถ่าย
- ความแตกต่างทางชีวเคมีระหว่างโฮสต์กับปรสิตในฐานะหลักการเป้าหมายยา
Mechanisms
ปรสิตหลายชนิดอาศัยอยู่ในที่ที่ออกซิเจนหายากและคาร์โบไฮเดรตมีมาก และการเผาผลาญของพวกมันก็ปรับตัวตามนั้น หนอนพยาธิตัวเต็มวัยในลำไส้หรือเนื้อเยื่อมักอาศัยวิถีทางแบบไม่ใช้ออกซิเจน เช่น การสลายมาเลต (malate dismutation) ในไมโทคอนเดรียที่เชี่ยวชาญ โดยการหมักคาร์โบไฮเดรตให้เป็นกรดอินทรีย์แทนที่จะออกซิไดซ์จนสมบูรณ์ ในขณะที่ระยะอิสระหรือระยะอพยพอาจกลับไปใช้การเผาผลาญแบบใช้ออกซิเจน (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978) การสืบพันธุ์ถูกปรับให้เข้ากับวงจรชีวิต: โปรโตซัว เช่น พลาสโมเดียม (Plasmodium) จะสลับระหว่างการจำลองแบบไม่อาศัยเพศและการสร้างระยะสืบพันธุ์ที่จำเป็นสำหรับการแพร่เชื้อ (Josling & Llinás, 2015) และหนอนพยาธิจะลงทุนอย่างมากในการผลิตไข่หรือตัวอ่อน สมดุลออสโมติกและไอออนิกถูกรักษาโดยโครงสร้างขับถ่ายเฉพาะ เช่น ระบบโปรโตเนฟริเดีย (protonephridial system) ของหนอนตัวแบน ซึ่งยังจัดการของเสียและการขับถ่ายยา (Kusel et al., 2009) ในระบบเหล่านี้ ธีมที่เกิดขึ้นซ้ำคือชีวเคมีของปรสิตมักจะแตกต่างจากของโฮสต์มากพอที่จะบ่งชี้จุดแทรกแซงแบบเลือกสรร (Barrett, 1981)
Clinical relevance
ความแปลกประหลาดทางเมตาบอลิซึมและสรีรวิทยาของปรสิตเป็นพื้นฐานสำคัญของเภสัชวิทยาต้านปรสิตส่วนใหญ่ เนื่องจากวิถีทางที่แตกต่างจากโฮสต์เป็นจุดคลาสสิกในการค้นหาเป้าหมายยาแบบเลือกสรร สาขาความรู้นี้อธิบายชีววิทยาดังกล่าวในระดับแนวคิดเพื่อสนับสนุนความเข้าใจว่าสารต้านปรสิตถูกคิดค้นขึ้นมาได้อย่างไร โดยไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัย ขนาดยา หรือคำแนะนำการรักษาเฉพาะบุคคล
History
ชีวเคมีเปรียบเทียบของปรสิตเติบโตขึ้นตลอดศตวรรษที่ยี่สิบเมื่อนักวิจัยตระหนักว่าหนอนพยาธิและโปรโตซัวที่เป็นปรสิตมักจะมีการเผาผลาญพลังงานที่แตกต่างจากโฮสต์ของพวกมันอย่างมาก บทวิจารณ์ของ Bryant เกี่ยวกับการควบคุมการหายใจในหนอนพยาธิและการสังเคราะห์ตำราของ Barrett ได้รวมสาขาวิชานี้เข้าด้วยกัน และงานวิจัยในภายหลังเกี่ยวกับไมโทคอนเดรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนได้วางการเผาผลาญพลังงานของปรสิตในกรอบวิวัฒนาการ (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
- เหตุใดการเผาผลาญของปรสิตจึงถูกศึกษาแยกจากการเผาผลาญของโฮสต์?
- ปรสิตมักอาศัยอยู่ในช่องว่างที่มีออกซิเจนต่ำและอุดมด้วยสารอาหาร และได้พัฒนากลไกที่โดดเด่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างพลังงาน ความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญทางชีววิทยาและเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับเป้าหมายยาต้านปรสิตแบบเลือกสรร
- สาขาความรู้นี้ครอบคลุมระบบสรีรวิทยาใดบ้าง?
- โดยจะจัดกลุ่มระบบการทำงานที่เกิดขึ้นซ้ำของปรสิต ได้แก่ การเผาผลาญพลังงาน การสืบพันธุ์และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ และการควบคุมออสโมติกและไอออนิก เป็นหัวข้ออ้างอิงภายในปรสิตวิทยา