Organización subcelular del catabolismo

de carbohidratos en eucariotes

Sin Compartamentali-

zación

(Giardia, Entamoeba)

Citosol /

hidrogenosoma

(Trichomonas)

Citosol /

mitocondria

GLUCOLISIS

Plasmodium

Trypanosoma brucei,

forma sanguínea.

Trichomonas

vaginalis

Entamoeba

histolytica

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS.

Trypanosomas y Leishmanias:

Consumo igual o menor de glucosa en anaerobiosis comparado con el consumo

aeróbico: falta de efecto Pasteur o aún efecto Pasteur inverso.

Producción y liberación al medio de catabolitos de la glucosa parcialmente

reducidos (= fermentación) aún en presencia de oxígeno: succinato,

acetato, glicerol, L-alanina, etanol. (= fermentación aeróbica de la glucosa).

Carecen de reserva de glucógeno, al igual que otros hemoparásitos. Las

Leishmanias contienen un polímero de manosa, el manógeno, que cumple una función

similar.

Trichomonas vaginalis:

Producción de H2 sólo en anaerobiosis. Producción de glicerol, lactato y acetato

tanto en aerobiosis como en anaerobiosis.

Giardia lamblia:

Producción de etanol, CO2 y acetato tanto en aerobiosis como en anaerobiosis.

Entamoeba histolytica:

Producción de etanol y CO2 en anaerobiosis, y de etanol, CO2 y acetato en

aerobiosis.

Plasmodium falciparum:

Las formas eritrocíticas producen lactato y no tienen un Ciclo de Krebs funcional.

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EN

TRYPANOSOMAS Y LEISHMANIAS.

Consumo igual o menor de glucosa en anaerobiosis comparado

con el consumo aeróbico: falta de efecto Pasteur o aún efecto

Pasteur inverso.

Producción y liberación al medio de catabolitos de la glucosa parcialmente

reducidos (= fermentación) aún en presencia de oxígeno: succinato,

acetato, glicerol, L-alanina, etanol. (= fermentación aeróbica de la glucosa).

Carecen de reserva de glucógeno, al igual que otros hemoparásitos. Las

Leishmanias contienen un polímero de manosa, el manógeno, que cumple

una función similar.

Vía propuesta para

la degradación de

la glucosa en los

epimastigotes de

Trypanosoma

cruzi.

PEP Piruvato

PEP Piruvato L-Alanina

Succinato

Fumarato

L-malato

Oxalacetato

CAT y

transaminación

Glucosa

Fructosa 1,6-bisfosfato

Gliceraldehído 3-fosfato

1,3-bisfosfoglicerato

3-fosfoglicerato

3-fosfoglicerato

2 ATP

2 ADP

ADP

ATP

NAD+

NADH

NADH

NAD+

NADH

NAD+

ADP

ATP

AMP ATP NADH NAD+

b-oxidación de ácidos grasos

Síntesis de esteroides

Metabolismo de purinas

y pirimidinas

PPi

ATP

PK

PPDK

Glicosoma

Citosol

PEPCK

CO2

Resumen del Metabolismo Energético en epimastigotes de T.

cruzi.

1) Se ha estudiado el transporte de la glucosa en epimastigotes y

trypomastigotes sanguíneos; los amastigotes intracelulares no transportan

glucosa y consumirían esencialmente aminoácidos, y talvez lípidos.

2) Los productos finales del catabolismo de la glucosa por los epimastigotes

son el succinato y la L-alanina; el acetato no proviene de la glucosa. Una

concentración alta de CO3H- favorece la producción de succinato, y la

inhibición de la PEPCK la producción de L-alanina.

3) La falta del efecto Pasteur se debería a la falta del control de la HK (que no es

inhibida por G-6-P) y de la PFK (que no es inhibida por ATP, citrato o Pi y es

activada por AMP).

4) Otras dos diferencias con otros organismos son que la PFK, siendo

dependiente de ATP, tiene la máxima similitud de secuencia con las PFKs

dependientes de PPi, y que la PK es activada por F 2,6-bisP, que contrarresta

su inhibición por ATP.

5) No hay una prueba definitiva de que el Ciclo de Krebs sea completamente

funcional.

6) El Complejo I de la cadena respiratoria no sería funcional, y la oxidación del

NADH se haría a través de la fumarato reductasa dependiente de NADH,

dando succinato que entraría por el Complejo II, funcional, como los

complejos III y IV y la F0F1-ATP sintasa.

Trypanosoma

brucei,

forma sangu’nea.

La Vía de las Pentosas Fosfato

PARASITOS

ANAEROBIOS

(MICROAEROFILOS)

Trichomonas vaginalis -

Tritrichomonas foetus

Entamoeba histolytica

Giardia intestinalis (Giardia lamblia)

Protozoarios microaerofilos carentes de mitocondrias.

Los mas importantes son:

Entamoeba histolytica, agente de la amebiasis. Afecta al intestino

delgado, causando la disentería amebiana, y puede atravesar la

pared intestinal e invadir órganos como el hígado, produciendo el

absceso amebiano hepático, mortal si no es tratado a tiempo.

Carece de mitocondrias y no tiene otras organelas, como el

hidrogenosoma. Forma de resistencia: el quiste, eliminado en las

heces. Frecuente en países tropicales.

Giardia intestinalis o Giardia lamblia, agente de la giardiasis.

Forma de resistencia: el quiste, eliminado en las heces. Presente

en todos los países, aún los mas desarrollados.

Trichomonas vaginalis y Tritrichomonas foetus, parásitos del ser

humano y del ganado vacuno, respectivamente. Sin forma de

resistencia; transmisión directa, por contagio venéreo.

METABOLISMO

DE LA

GLUCOSA POR

ENTAMOEBA sp.

Todo el

metabolismo tiene

lugar en el citosol.

Enzimas que utilizan pirofosfato: presentes en general en

plantas y bacterias, y tambien en algunos Protozoarios.

Giardia

lamblia

Trichomonas

vaginalis y

Tritrichomonas

foetus, parásitos del

ser humano y del

ganado vacuno,

respectivamente.Tricomoniasis. Enfermedad

venérea, asintomática en el

hombre, flujo vaginal en la

mujer.

Parásitos microaerófilos,

carentes de mitocondrias y

que poseen una organela

característica, el

hidrogenosoma.

Sensibles al Metronidazol o

Flagil

Trichomonas

vaginalis

METABOLISMO DE LA

GLUCOSA POR

TRICHOMONAS VAGINALIS

La glucólisis tiene lugar en el citosol, y

es similar a la de otros organismos,

salvo que la PFK es dependiente de

PPi y no de ATP.

La produción de hidrógeno tiene

lugar sólo en anaerobiosis estricta.

Los demás productos finales son

iguales en aerobiosis o en

anaerobiosis.

El hidrogenosoma no es exclusivo de

T. vaginalis o Tritrichomonas foetus.

Se encuentra tambien en Protistas

muy distantes evolutivamente, como

ciliados del rumen, que son

anaerobios estrictos, y tambien en

algunos hongos..

Trichomonas vaginalis: el Hidrogenosoma

.

APICOMPLEXACoccidios: Toxoplasma gondii y

Eimeria spp. (parásitos de aves y conejos)

Plasmodium spp.

Piroplasmas: Babesia spp. y Theileria

spp. (parásitos de mamíferos, en particular el

ganado)

Estructura del taquizoíto

Formación de PV

Secreción, invasión, gliding, egreso

Invasión, gliding, egreso

Baum J., et al., Nat. Rev. Microbiol., 2006.

TOXOPLASMA GONDII

Toxoplasma gondii

Ciclo biológico de Toxoplasma gondii

Toxoplasma gondii – Ciclo lítico

Black, M.W. Mol. Biol. Rev., 2000.

Ca++

Gliding Gliding

Roptrias, Gránulos densos

Micronemas

TOXOPLASMA GONDII

Ciclo biológico

de

Eimeria spp.

Coccidios. Parásitos

de animales, de gran

importancia

económica. Afectan a

pollos y a conejos,

entre otros animales

domésticos. El ciclo

biológico es muy

similar al de

Toxoplasma, excepto

que este último puede

tener dos huéspedes y

Eimeria tiene sólo uno.

Los únicos huéspedes definitivos de Toxoplasma gondii son miembros de la familia Felidae

(gatos domésticos y otros félidos). Los oocistos no esporulados se eliminan en la materia fecal

del gato. Aunque los oocistos se eliminan sólo durante 1-2 semanas, pueden eliminarse en

gran número. Los oocistos tardan 1-5 días para esporular en el ambiente y hacerse infectivos.

Los huéspedes intermedios naturales (que incluyen aves y roedores) se infectan después de

ingerir tierra, agua o material vegetal contaminado con oocistos. Los oocistos se transforman

en taquizoítos poco después de la ingestión. Estos taquizoítos se localizan en tejido muscular y

neural y se desarrollan como bradizoítos en quistes tisulares.

Los gatos se infectan después de consumir huéspedes intermedios que contienen quistes

tisulares. Los gatos pueden también infectarse directamente por ingestión de oocistos

esporulados. Los animales criados para consumo humano o salvajes pueden también

infectarse con quistes tisulares después de la ingestión de oocistos esporulados en el ambiente.

Los humanos pueden infectarse por una de varias rutas:

Comiendo carne mal cocida de animales que contienen quistes tisulares.

Consumiendo comida o agua contaminada con heces de gato o por muestras ambientales

contaminadas (por ejemplo tierra contaminada o al cambiar el contenido de la caja de un

gato mascota).

Por transfusión de sangre o transplante de órganos.

Transplacentariamente, de la madre al feto.

En el huésped humano, los parásitos forman quistes tisulares, comúnmente en el músculo

esquelético, miocardio, cerebro y ojos; estos quistes pueden permanecer a lo largo de toda la

vida del huésped. El diagnóstico se hace usualmente por serología, aunque los quistes

tisulares pueden ser observados en especímenes teñidos de biopsias. El diagnóstico de la

infección congénita puede lograrse detectando DNA de T. gondii en el flúido amniótico

usando métodos moleculares como la PCR.

Causada por parásitos sanguíneos del género Plasmodium. Hay

aproximadamente 156 especies de Plasmodium que pueden

infectar varias especies de vertebrados. Son muy específicos de la

especie que invaden. Cuatro especies son consideradas

verdaderos parásitos de humanos, pues utilizan humanos casi

exclusivamente como un hospedador intermedio natural: P.

falciparum (terciana maligna), P. malariae (cuartana), P. vivax

(terciana benigna), P. ovale (terciana ovale). Sin embargo, hay

informes periódicos de plasmodios de simios encontrados en

humanos, en la mayoría de los casos implicando a P. knowlesi. No

se ha determinado aún si P. knowlesi puede ser transmitido

naturalmente de humano a humano por el mosquito, sin

intervención del hospedador intermedio natural (macacos,

género Macaca). Por lo tanto, P. knowlesi es aún considerado

como una malaria zoonótica.

PLASMODIUM spp. Y LA MALARIA

Ciclo biológico de Plasmodium spp.

El ciclo biológico del parásito de la malaria involucra dos huéspedes. Durante su

alimentación con sangre, una hembra infectada del mosquito Anopheles inocula

esporozoitos al hospedador humano. Los esporozoitos infectan hepatocitos y maduran

dando esquizontes, que se rompen liberando merozoitos. (En los casos de P. vivax y P.

ovale un estadio durmiente [hipnozoitos] puede persistir en el hígado y causar

relapsos invadiendo la sangre semanas, o aún años, después de la infección.) Después

de la replicación inicial en el hígado (esquizogonia exo-eritrocítica), los parásitos se

replican asexualmente en los eritrocitos (esquizogonia eritrocítica). Los merozoitos

infectan los glóbulos rojos y se transforman en trofozoítos en estadío de anillo, los

cuales luego maduran dando esquizontes, que se rompen liberando merozoitos.

Algunos parásitos se diferencian a estadíos sexuales eritrocíticos (gametocitos). El

estadío sanguíneo de los parásitos es responsable de las manifestaciones clínicas de la

enfermedad.

Los gametocitos, masculinos (microgametocitos) y femeninos (macrogametocitos), son

ingeridos por un mosquito Anopheles mientras se alimenta con la sangre del humano

infectado. La multiplicación de los parásitos en el mosquito se denomina ciclo

esporogónico. En el estómago del mosquito las microgametas penetran en las

macrogametas generando zigotas. Las zigotas adquieren motilidad y se elongan

transformándose en oocinetos, los cuales invaden la pared del intestino medio del

mosquito, donde se desarrollan como oocistos. Los oocistos crecen, se rompen, y

liberan esporozoitos, los que se dirigen a las glándulas salivales. La inoculación de los

esporozoitos a un nuevo hospedador humano perpetúa el ciclo biológico de la malaria.

PIROPLASMAS

Parásitos de animales, con particular importancia para el ganado

vacuno. Transmitidos por garrapatas.

Ciclo biológico

de Babesia spp.

Ciclo biológico

de Theileria

spp.

Los linfocitos invadidos

son transformados,

induciendolos a

replicarse al mismo

tiempo que los parásitos.

Esto causa una infección

“explosiva”. Se ha

hablado de “completa

subversión del sistema

inmune”

Theileria parva causa la

Fiebre de la Costa Este,

que mata gran cantidad

de bovinos en Africa.

CILIADOS:

Balantidium

coli

METABOLISMO DE PROTEINAS, AMINOACIDOS, PURINAS Y

PIRIMIDINAS.

PROTEINASAS.

Las proteinasas se clasifican, según su mecanismo de reacción, en

cistein proteinasas, serin proteinasas, treonin proteinasas (el proteasoma),

aspartil proteinasas y metaloproteinasas. Todas estas clases han sido

encontradas en Protozoarios parásitos, aunque no todas en todos ellos. Son

en general importantes no sólo para la nutrición del parásito, sino que en

muchos casos participan activamente en el mecanismo de patogénesis, y

puede considerarselas factores de virulencia.

En Trypanosomas, Leishmanias, Entamoeba, Giardia y Trichomonas,

predominan las cisteín proteinasas. Las Leishmanias poseen tambien una

metaloproteinasa de superficie cuantitativamente muy importante.

En Plasmodium falciparum la digestión de la hemoglobina del

glóbulo rojo parasitado se hace por la acción concertada de cisteín

proteinasas (las falcipaínas) y aspartil proteinasas (las plasmepsinas).

La inhibición de cistein proteinasas de Trypanosoma cruzi (la

cruzipaína) y de Plasmodium falciparum mata al parásito o impide etapas de

diferenciación en su ciclo biológico. Se están ensayando inhibidores de la

cruzipaína como eventuales agentes quimioterápicos contra la enfermedad

de Chagas.

CATABOLISMO DE AMINOACIDOS. Los protozoarios parásitos toman en general los aminoácidos del hospedador, y sus

capacidades sintéticas son limitadas. Los utilizan para la biosíntesis proteica, para otros

procesos biosintéticos y para la generación de energía por oxidación de la cadena

carbonada (en los casos en que hay un Ciclo de Krebs y una cadena respiratoria

funcionales).

Algunas de las vías metabólicas son apreciablemente diferentes de las presentes en el

hospedador. Por ejemplo, el catabolismo de los aminoácidos aromáticos (fenilalanina,

tirosina y triptofano) en los Trypanosomas es mucho mas simple que en los mamíferos, y

resulta en la liberación al medio de los derivados aromáticos del lactato, a través de solo

dos reacciones enzimáticas, una transaminación y una reducción.

BIOSINTESIS Y RECUPERACION DE PIRIMIDINAS Y PURINAS.Los parásitos tienden a simplificar su metabolismo, tomando del hospedador tantos

componentes esenciales ya formados como sea posible. Esto es particularmente claro en

el caso de las bases púricas, las cuales no son sintetizadas, sino que los organismos las

recuperan del medio. En el caso de las bases pirimidínicas, además de recuperación del

medio, la generalidad de los Protozoarios parásitos son capaces de sintetizarlas.

HEMOLos Trypanosomas y las Leishmanias son totalmente incapaces de sintetizar el hemo

necesario para sus citocromos y otras hemoproteínas, y deben obtenerlo del medio.

Los Plasmodios tienen la necesidad de evitar los efectos tóxicos de la acumulación de

hemo proveniente de la hemoglobina digerida, y para ello lo precipitan en forma de

pigmento malárico o hemozoína.

CONCEPTOS MAS IMPORTANTES.

Protozoarios: grupo polifilético no relacionado de organismos eucariotas inferiores,

unicelulares, que comparten algunas características morfológicas, reproductivas,

ecológicas y bioquímicas.

Enfermedad de Chagas, Enfermedad del Sueño y Leishmaniasis. Trypanosomátidos:

Un flagelo. Única mitocondria y kinetoplasto. Glicosoma. T. cruzi: formas

amastigote y trypomastigote sanguíneo en mamífero, epimastigote y trypomastigote

metacíclico en vinchuca. T. brucei: trypomastigotes sanguíneos delgado y grueso en

mamífero, Trypomastigote procíclico, epimastigote y trypomastigote metacíclico en

mosca. Variación antigénica. Leishmanias: promastigotes en insecto, amastigotes en

los macrófagos del mamífero. Metabolismo incompleto de la glucosa: fermentación

aeróbica. Falta de efecto Pasteur. Metabolismo de glucosa diferente en T. brucei

sanguíneo, con oxidasa terminal alternativa en la mitocondria.

Microaerófilos: Trichomonas vaginalis. Enfermedad venérea. Hidrogenosoma.

Giardia lamblia y Entamoeba histolytica: Enfermedades que causan.

Apicomplexa: Intracelulares. Complejo apical. Apicoplasto. Toxoplasma gondii:

taquizoítos y bradizoítos. Felinos como huésped definitivo. Transmisión por quistes

en material fecal del felino. Plasmodium falciparum y otros: Específicos de especie.

Vector: mosquito Anopheles. Ciclo esquizogónico en el mamífero y esporogónico

(sexual) en el mosquito.