Sinh lý học và Chuyển hóa của Ký sinh trùng
Sinh lý học và chuyển hóa của ký sinh trùng là lĩnh vực nghiên cứu cách các sinh vật ký sinh tạo ra năng lượng, hấp thụ và xử lý chất dinh dưỡng, sinh sản và duy trì môi trường nội bào của chúng khi sống trong hoặc trên vật chủ. Bởi vì ký sinh trùng chiếm những hốc sinh thái thường giàu chất dinh dưỡng nhưng ít oxy, sinh hóa của chúng thường khác biệt so với vật chủ, và những khác biệt này vừa giải thích sự sống sót của ký sinh trùng vừa xác định các mục tiêu tiềm năng cho thuốc.
Definition
Sinh lý học và chuyển hóa của ký sinh trùng là một nhánh của ký sinh trùng học liên quan đến các quá trình sinh hóa và sinh lý mà qua đó các sinh vật ký sinh thu nhận năng lượng và chất dinh dưỡng, sinh sản và điều hòa môi trường nội bào của chúng trong môi trường vật chủ.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc đến sinh học chức năng của ký sinh trùng hơn là phân loại hoặc các bệnh mà chúng gây ra. Nó nhóm các hệ thống sinh lý cốt lõi lặp lại ở các ký sinh trùng đơn bào và giun sán: chuyển hóa năng lượng, sinh sản và tạo giao tử, và điều hòa áp suất thẩm thấu và ion. Nó coi đây là các chủ đề tham khảo trong ký sinh trùng học chứ không phải là nội dung quản lý lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Ký sinh trùng tạo ra ATP như thế nào trong môi trường ít oxy mà nhiều loài trong số chúng sinh sống?
- Các con đường chuyển hóa của ký sinh trùng khác với vật chủ của chúng như thế nào, và những khác biệt nào có thể được khai thác làm mục tiêu thuốc?
- Ký sinh trùng phối hợp sinh sản và sản xuất các giai đoạn lây truyền với chu trình sống của chúng như thế nào?
- Ký sinh trùng điều hòa cân bằng nước và ion như thế nào trong các môi trường vật chủ có áp suất thẩm thấu khác nhau?
Key concepts
- Dinh dưỡng phụ thuộc vật chủ
- Chuyển hóa năng lượng hiếu khí và kỵ khí
- Ty thể kỵ khí (phân giải malate)
- Chuyển hóa đặc hiệu theo giai đoạn chu trình sống
- Sinh sản hữu tính và vô tính
- Sản xuất giai đoạn lây truyền
- Điều hòa áp suất thẩm thấu và hệ thống bài tiết
- Sự khác biệt sinh hóa vật chủ-ký sinh trùng như một nguyên tắc mục tiêu thuốc
Mechanisms
Nhiều ký sinh trùng sống ở nơi oxy khan hiếm và carbohydrate dồi dào, và quá trình chuyển hóa của chúng được thích nghi tương ứng. Giun sán trưởng thành trong ruột hoặc mô thường dựa vào các con đường kỵ khí như phân giải malate trong ty thể chuyên biệt, lên men carbohydrate thành axit hữu cơ thay vì oxy hóa hoàn toàn, trong khi các giai đoạn sống tự do hoặc di cư có thể quay trở lại quá trình chuyển hóa hiếu khí (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978). Sinh sản được điều chỉnh theo chu trình sống: các sinh vật đơn bào như Plasmodium chuyển đổi giữa nhân lên vô tính và sản xuất các giai đoạn hữu tính cần thiết cho sự lây truyền (Josling & Llinás, 2015), và giun sán đầu tư mạnh vào việc sản xuất trứng hoặc ấu trùng. Cân bằng áp suất thẩm thấu và ion được duy trì bởi các cấu trúc bài tiết chuyên biệt, chẳng hạn như hệ thống nguyên thận của giun dẹt, cũng xử lý chất thải và bài tiết thuốc (Kusel et al., 2009). Trong các hệ thống này, chủ đề lặp lại là sinh hóa của ký sinh trùng thường khác biệt đủ so với vật chủ để gợi ý các điểm can thiệp chọn lọc (Barrett, 1981).
Clinical relevance
Những đặc điểm chuyển hóa và sinh lý của ký sinh trùng là nền tảng cho phần lớn dược lý học chống ký sinh trùng, bởi vì các con đường khác biệt so với vật chủ là những nơi cổ điển để tìm kiếm các mục tiêu thuốc chọn lọc. Lĩnh vực này mô tả sinh học đó ở cấp độ khái niệm để hỗ trợ hiểu biết về cách các tác nhân chống ký sinh trùng được hình thành; nó không cung cấp tiêu chí chẩn đoán, liều lượng thuốc hoặc lời khuyên điều trị cá nhân hóa.
History
Sinh hóa so sánh của ký sinh trùng phát triển trong suốt thế kỷ XX khi các nhà nghiên cứu nhận ra rằng giun sán và đơn bào ký sinh thường thực hiện quá trình chuyển hóa năng lượng rất khác so với vật chủ của chúng. Các bài đánh giá của Bryant về điều hòa hô hấp ở giun sán và tổng hợp sách giáo khoa của Barrett đã củng cố lĩnh vực này, và công trình sau này về ty thể kỵ khí đã đặt quá trình chuyển hóa năng lượng của ký sinh trùng vào một khung tiến hóa (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
- Tại sao quá trình chuyển hóa của ký sinh trùng được nghiên cứu riêng biệt với quá trình chuyển hóa của vật chủ?
- Ký sinh trùng thường sống trong các hốc sinh thái ít oxy, giàu chất dinh dưỡng và đã tiến hóa các con đường đặc trưng, đặc biệt là để tạo năng lượng; những khác biệt này có ý nghĩa sinh học quan trọng và là cơ sở khái niệm cho các mục tiêu thuốc chống ký sinh trùng chọn lọc.
- Lĩnh vực này bao gồm những hệ thống sinh lý nào?
- Nó nhóm các hệ thống chức năng lặp lại của ký sinh trùng: chuyển hóa năng lượng, sinh sản và tạo giao tử, và điều hòa áp suất thẩm thấu và ion, như các chủ đề tham khảo trong ký sinh trùng học.