メタボロミクス分析により、膣トリコモナスの鉄欠乏によって誘発される仮性嚢胞形成に関連する変化が明らかになりました

寄生虫とベクター 16 巻、記事番号: 226 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

鉄はエネルギー代謝などの細胞機能に必須の元素です。 ヒトの泌尿生殖管の病原体である膣トリコモナスは、十分な鉄分を補給しなくても環境中で生存することができます。 偽嚢胞（嚢胞様構造）は、鉄欠乏などの望ましくない状態に遭遇しながらも、この寄生虫の環境的に許容される段階です。 我々は以前、鉄欠乏がより活発な解糖を誘導するが、ハイドロゲノソームエネルギー代謝酵素の大幅なダウンレギュレーションを誘導することを実証した。 したがって、解糖の最終生成物の代謝方向については依然として議論の余地があります。

今回の研究では、鉄欠乏（ID）条件下での膣トリコモナスの酵素事象についての正確な洞察を得るために、LC‒MS ベースのメタボロミクス分析を実施しました。

まず、グリコーゲンの消化、セルロースの重合、ラフィノースファミリーオリゴ糖（RFO）の蓄積の可能性を示しました。 第二に、中鎖脂肪酸 (MCFA) であるカプリン酸が増加しましたが、検出された C18 脂肪酸のほとんどは大幅に減少しました。 第三に、アミノ酸、特にアラニン、グルタミン酸、セリンがほとんど減少しました。 33 個のジペプチドが ID 細胞に顕著な蓄積を示し、これはおそらくアミノ酸の減少と関連していたと考えられます。 その結果、炭素源としてグリコーゲンが代謝され、同時に構造成分であるセルロースが合成されたことが分かりました。 C18 脂肪酸の減少は、偽嚢胞形成のための膜区画への取り込みの可能性を示唆しました。 ジペプチドの増加を伴うアミノ酸の減少は、不完全なタンパク質分解を示唆しました。 これらの酵素反応 (アラニン デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、およびスレオニン デヒドラターゼ) は、アンモニアの放出に関与している可能性があります。

これらの発見は、鉄欠乏ストレスによって誘導されるNO前駆体アンモニア生成だけでなく、偽嚢胞形成におけるグリコーゲンの利用、セルロース生合成、脂肪酸の取り込みの可能性を強調した。

膣トリコモナスは、最も一般的な非ウイルス性性感染症であるトリコモナス症の原因物質です。 トリコモナス症の有病率の高さは、無症候性感染が多いため過小評価されていると考えられています。 トリコモナス症の症状は、軽度の炎症から早産や流産などの重度の結果まで多岐にわたります[1、2]。 通常、この感染は自然に治ります。 必要に応じて、チニダゾールとメトロニダゾールが治療の第一選択となります。 しかし、これらの薬剤に対する耐性の蓄積により、新しい治療戦略の開発が促されています[3]。

膣トリコモナスは、男女問わず泌尿器生殖管に常在しており、そこでは栄養素や必須要素が十分に補給されていません。 鉄は、ほぼすべての生物において重要な生物学的役割を果たしています。 以前の報告では、トリコモナス細胞の生存は、鉄欠乏 (ID) 環境におけるさまざまな代謝戦略に依存していることが示されています。 例えば、より活発な解糖はヒドロゲノソームのエネルギー生成欠陥を克服すると考えられています[4、5]。 鉄欠乏時にはヒドロゲノソームの下流の酵素がほとんど存在しないため、解糖の最終生成物であるピルビン酸の代謝方向がこれらの条件によって影響を受けるかどうかについては、依然として議論の余地がある[4]。 ピルビン酸は、さらなる ATP と脂肪酸の生合成のためにアミノ酸、乳酸、アセチル CoA に変換できる中心的な代謝産物です [6]。 以前の研究では、膣トリコモナスには脂肪酸を新たに消化または合成する完全な機構が欠けていることが示されています[7]。 その結果、この原生生物における脂質および関連代謝産物の制御にはあまり注目が払われてきませんでした。

嚢胞は、Entamoeba histolytica や Giardia intestinalis など、多くのヒト病原性原虫の感染段階です。 嚢胞形成細胞の代謝は、活性な栄養型の代謝とは異なります。 E. histolytica の嚢胞形成中、グリコーゲンと脂質の代謝は、それぞれ嚢胞壁の形成と膜の再構成のためにより活発になります [8、9、10、11]。 同様の代謝事象は G. ランブリアにも存在しますが、嚢胞壁の主成分は E. histolytica のキチンではなく β-1,3-GalNac です [12]。