The role of glucose in Plasmodium liver infection

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dias, Joana Sales
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/7788
Resumo: Tese de mestrado em Bioquìmica (Bioquímica Médica), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011
id RCAP_4608a4a4979b1f91036342ec826eb590
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/7788
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling The role of glucose in Plasmodium liver infectionBioquímica MédicaTeses de mestrado - 2011Tese de mestrado em Bioquìmica (Bioquímica Médica), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011Glucose is used as the main energy source for many organisms. It is known that during bloodstages the malaria parasite, Plasmodium, uses glycolysis to fulfill its energetic requirements. However, the role of glucose during the liver-stages of the parasite’s life cycle remains largely understudied. Here, we observed that genes related to carbohydrate and energetic metabolisms were modulated in RNA collected from mouse livers 6h and 18h after infection, suggesting that glucose may be relevant during the Plasmodium liver-stage of infection. To assess if glucose availability could affect infection, we infected hepatoma cells in the presence of different glucose concentrations. Our results demonstrate that invasion and cell traversal processes were not affected by alterations on glucose availability. However, Plasmodium development was significantly reduced in the absence of glucose and the survival of infected cells was enhanced by glucose. Our results indicate that glucose seems to be required to respond to energetic requirements necessary for parasite replication and survival inside hepatoma cells. To evaluate whether this effect could be observed in vivo, a calorie restriction (CR) model was used. CR diet is characterized by a decrease in the blood levels of glucose and in the liver glycogen storages. Mice submitted to this diet presented lower infection levels, caused by a decrease on parasite development when compared to mice fed on an ad libitum diet. We were able to rescue in vivo parasite development through oral administration of glucose to mice in CR diet. Overall, our data indicate that besides its role on blood-stage infection, glucose is also relevant during the liver-stage of Plasmodium infection.A Malária e uma doença infeciosa responsável pela morte de cerca de 800 000 pessoas por ano. A doença e provocada pelo parasita protozoário do género Plasmodium. O ciclo de vida do parasita inicia-se com a picada de um mosquito Anopheles fémea que introduz esporozoítos na pele do hospedeiro. Os esporozoítos chegam rapidamente ao fígado e migram para os hepatócitos, onde se inicia a fase hepática da infeção. A fase hepática e assintomática e obrigatória em qualquer infeção por malaria. Uma vez no fígado, os parasitas atravessam vários hepatócitos antes de invadirem definitivamente um deles. Quando o processo de invasão fica completo, os esporozoítos multiplicam-se e originam milhares de merozoitos. Posteriormente, os merozoitos são libertados na corrente sanguínea onde invadem glóbulos vermelhos iniciando assim a fase sanguínea da infeção. Cada merozoito multiplica-se, formando novos merozoitos capazes de invadir outros glóbulos vermelhos. Durante a formação de novos merozoitos, uma pequena população de parasita diferencia-se em gametócitos que podem ser ingeridos por um mosquito numa próxima picada. No mosquito, os gametócitos originam novos esporozoítos que migram para as suas glândulas salivares, assegurando assim a continuação do ciclo de vida do parasita. Estão descritas cinco espécies de parasitas que podem provocar malaria. Entre elas, o Plasmodium falciparum e o mais mortal sendo responsável por cerca de 80% das mortes que ocorrem em humanos. Devido a questões técnicas e étnicas, a investigação na fase hepática da doença realiza-se utilizando a espécie de parasita, Plasmodium berghei, capaz de infetar roedores. A glucose e usada como principal fonte de energia por muitos organismos. Os destinos mais significativos para a glucose são armazenamento (como glicogénio), oxidação pela glicólise para produzir ATP e intermediários metabólicos, oxidação pela via dos fosfatos de pentose para produzir Ribose-5-Fosfato utilizado na síntese de ácidos nucleicos e NADH para processos biossintéticos. A manutenção dos níveis de glucose e fundamental para a sobrevivência de vários organismos. Assim sendo quando uma célula necessita de glucose o fígado e capaz de produzir glucose através da glicogenolise e gluconeogénese. Tanto a glicólise como a gluconeogénese são reciprocamente reguladas e estão sujeitas a um controlo apertado. Foi demonstrado que durante a fase sanguínea da infeção o parasita, Plasmodium, depende da glicólise para responder aos seus requisitos energéticos. De facto, todos os enzimas necessários para a glicólise estão codificados no genoma do parasita e são expressos durante a fase sanguínea. Uma vez que o parasita nao possui reservas energéticas, esta dependente de um fluxo constante de glucose. A espécie P. falciparum, possui um transportador de hexoses, capaz de transportar glucose do hospedeiro para o parasita. Inicialmente verificou-se que este transportador se encontrava expresso na fase sanguínea da infeção. Contudo, estudos recentes demonstraram que, alem de ser expresso na fase sanguínea, a sua expressão também ocorre durante a fase hepática da infeção. Verificou-se ainda que a expressão deste transportador ocorria, tanto na fase hepática como sanguínea, numa infeção por P. berghei. Apesar de pressupostos de que a glucose devera ter um papel relevante na fase hepática da infeção, o papel da glucose durante esta fase do ciclo de vida do parasita não esta muito estudado. Assim sendo o trabalho apresentado e discutido na presente tese de mestrado tem como objetivo investigar o papel da glucose numa infeção por Plasmodium. Uma vez que o parasita e capaz de alterar a expressão genica de células infetadas para promover a sua sobrevivência, analisou-se a expressão de genes relacionados com os metabolismos de carbono e energético em células infetadas. Verificou-se que, em células de hepatoma, a expressão de genes relacionados com a glicólise encontrava-se aumentada, enquanto que a expressão de genes relacionados com a gluconeogenese encontrava-se diminuída. De modo a verificar se estas alterações também se observavam in vivo procedeu-se a analise da expressão genica de RNA de fígado de ratinhos, recolhido 6h e 18h apos infeção com P. berghei. Os resultados obtidos confirmaram as alterações observadas in vitro. Fígados de ratinho infetados apresentavam alterações nos genes que codificam para AMPK, PGC-1α e fosfofrutocinase comparativamente a ratinhos não infetados. Os resultados sugerem que, o parasita poderá estar a aumentar a disponibilidade de glucose dentro da célula hospedeira para as necessidades energéticas necessárias ao seu desenvolvimento. Assim sendo, a glucose poderá desempenhar um papel na fase hepática da infeção. Com o objetivo de investigar o papel da glucose na infeção, células de hepatoma foram infetadas na presença de diferentes concentrações de glucose. A infeção foi analisada por técnicas de luminescência, citometria de fluxo e microscopia. Os resultados obtidos demonstraram que 2h apos a infeção de células de hepatoma com esporozoítos, não se verificaram alterações nos processos de invasão e atravessamento de células pelo parasita. Contudo, o desenvolvimento do parasita encontrava-se significativamente diminuído na ausência de glucose, 48h apos a incubação de células com esporozoitos. Verificou-se ainda que a glucose promovia a sobrevivência de células infetadas. Os resultados sugerem que a glucose devera ser necessária para a replicação e sobrevivência do parasita em células de hepatoma. Estes resultados foram confirmados num ensaio em que se analisou o efeito da adição e remoção de glucose ao longo de uma infeção in vitro por Plasmodium. Demonstrou-se que a ausência de glucose durante as primeiras horas de infeção não afetava significativamente o desenvolvimento do parasita. No entanto, apos uma fase inicial, a remoção de glucose levava a uma diminuição acentuada na infeção. Os resultados indicam que a glucose devera desempenhar um papel mais importante durante a fase replicativa do parasita. A fase replicativa ocorre apos uma fase inicial de diferenciação dos esporozoítos em formas mais arredondadas. Com o objetivo de investigar se a exposição de parasita a diferentes disponibilidades de glucose, antes da infeção, poderia afetar a sua infectividade, procedeu-se a préincubação de esporozoítos com diferentes concentrações de glucose. Seguidamente, células de hepatoma foram infetadas e a infeção foi analisada por citometria de fluxo. Os resultados obtidos indicaram que pré-incubação do parasita com diferentes concentrações de glucose não afetava a invasão e atravessamento de células de hepatoma. Para verificar se este efeito também poderia ser observado in vivo, utilizou-se o modelo da restrição calórica (CR). A dieta de CR e caracterizada por uma diminuição nos níveis sanguíneos de glucose e dos níveis de reservas gluconeogénicas do fígado. Assim sendo, ratinhos submetidos a uma dieta CR e ratinhos alimentados ad libitum forma infetados com P.berghei e a infeção hepática foi analisada apos extração dos seus fígados por qRT-PCR e por microscopia. Os resultados obtidos demonstraram que ratinhos submetidos a esta dieta apresentavam níveis de infeção hepática mais baixos, provocados por uma diminuição no desenvolvimento do parasita, comparativamente a ratinhos alimentados ad libitum. A administração oral de glucose permitiu recuperar o desenvolvimento do parasita em ratinhos submetidos a uma dieta CR. Os dados obtidos com este trabalho demonstraram que, alem de um papel na fase sanguínea do ciclo de vida do parasita, a glucose também tem um papel na fase hepática da infeção por Plasmodium. Este trabalho permitiu-nos obter informações sobre o modo como o parasita usa a glucose da célula hospedeira para ser bem sucedido na infeção. O estudo dos requisitos nutricionais do parasita durante a fase hepática da doença e importante e pode ser usado para explorar novos alvos para drogas profiláticas e desenvolver intervenções adequadas para impedir a progressão do parasita para a fase sanguínea da infeção.Prudêncio, MiguelTelhada, Maria Margarida Blasques, 1951-Repositório da Universidade de LisboaDias, Joana Sales2013-02-19T11:39:47Z20112011-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/7788enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T15:51:15Zoai:repositorio.ul.pt:10451/7788Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:31.262393Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv The role of glucose in Plasmodium liver infection
title The role of glucose in Plasmodium liver infection
spellingShingle The role of glucose in Plasmodium liver infection
Dias, Joana Sales
Bioquímica Médica
Teses de mestrado - 2011
title_short The role of glucose in Plasmodium liver infection
title_full The role of glucose in Plasmodium liver infection
title_fullStr The role of glucose in Plasmodium liver infection
title_full_unstemmed The role of glucose in Plasmodium liver infection
title_sort The role of glucose in Plasmodium liver infection
author Dias, Joana Sales
author_facet Dias, Joana Sales
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Prudêncio, Miguel
Telhada, Maria Margarida Blasques, 1951-
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Dias, Joana Sales
dc.subject.por.fl_str_mv Bioquímica Médica
Teses de mestrado - 2011
topic Bioquímica Médica
Teses de mestrado - 2011
description Tese de mestrado em Bioquìmica (Bioquímica Médica), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011
2011-01-01T00:00:00Z
2013-02-19T11:39:47Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/7788
url http://hdl.handle.net/10451/7788
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134218157031424

Registros relacionados