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Title: Avaliação do metabolismo oxidativo e energético de Strigomonas culicis e suas implicações na interação com o hospedeiro
Advisor: Menna-Barreto, Rubem Figueiredo Sadok
Levy, Claudia Masini d'Avila
Members of the board: Lara, Flávio Alves
Dutra, Patricia Maria Lourenço
Motta, Maria Cristina Machado
Santos, Eduardo Caio Torres
Sorgine, Marcos Henrique Ferreira
Authors: Bombaça, Ana Cristina Souza
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Strigomonas culicis é um protozoário monoxênico encontrado no intestino médio de vários mosquitos, apresentando um ciclo de vida restrito à forma epimastigota. Dentre as suas peculiaridades, existe a presença de uma bactéria endossimbiótica, cujo papel biológico envolve a captação de heme e ferro para o protozoário, moléculas envolvidas no metabolismo energético e oxidativo. Apesar da colonização do intestino de insetos hematófagos, ambiente rico em espécies reativas de oxigênio, uma avaliação detalhada dos mecanismos antioxidantes desses protozoários ainda não foi realizada. Neste trabalho, avaliamos o metabolismo oxidativo e energético de S. culicis comparando três diferentes cepas: selvagem (WT), apossimbiótica (Apo) e selvagem H2O2-resistente (WTR). Apo foi mais susceptível ao estresse oxidativo, apresentando uma maior captação de glicose e fosforilação oxidativa reduzida, além de apresentar atividade antioxidante menos eficiente e expressão gênica aumentada de três isoformas da triparedoxina. Por outro lado, WT apresentou maior resistência ao estresse oxidativo, especialmente a altos níveis de H2O2, além de uma dependência maior da mitocôndria para a obtenção de energia. WTR apresentou uma maior resistência ao desafio oxidativo e maior dependência da fosforilação oxidativa, demonstrado através do maior consumo de oxigênio e do potencial de membrana mitocondrial, do aumento da atividade dos complexos II-III e IV além da alta produção de ATP, sendo ainda observado um aumento da expressão gênica do complexo II Esta cepa ainda produziu níveis reduzidos de ROS e de peroxidação lipídica em relação às demais, com o aumento na expressão gênica de uma das isoformas de triparedoxina. Apesar das alterações fisiológicas, não foram encontradas alterações ultraestruturais na WTR, inclusive na mitocôndria. A indução de resistência também levou a uma maior colonização do intestino médio de Aedes aegypti ex vivo e in vivo, o que reforça a hipótese de que o ambiente pro-oxidante no intestino do mosquito regula a população de S. culicis, dado corroborado pelo aumento da colonização do intestino pelas três cepas do protozoário após a alimentação de A. aegypti com ascorbato ad libitum. WTR ainda apresentou um aumento na adesão a macrófagos peritoneais murinos, demonstrando a influência da resistência ao estresse oxidativo também na interação com células de mamíferos. Desta forma, as estratégias metabólicas e antioxidantes de S. culicis começaram a ser descritas bem como o papel do endossimbionte no processo, o que contribui para a compreensão dos mecanismos de resistência e persistência do protozoário em mamíferos, incluindo o homem.
Abstract: Strigomonas culicis is a monoxenic protozoan found in the midgut of several mosquitoes, presenting a life cycle restricted to the epimastigote form. Among its peculiarities, there is the presence of an endosymbiotic bacterium, which biological role involves the supply of heme and iron, key molecules in energy and oxidative metabolisms. Despite the colonization of hematophagous insects´ midgut, a reactive oxygen species (ROS)-enriched environment, a detailed evaluation of this protozoa antioxidant mechanisms was not performed yet. In this work, we analyzed S. culicis oxidative and energy metabolisms, comparing three different strains: wild type (WT), aposymbiotic (Apo) and H2O2-resistant wild type (WTR). Apo was more susceptible to oxidative stress, being more glycolysis-dependent, with higher glucose uptake and impaired oxidative phosphorylation, as well as the presence of less efficient antioxidant pool and an increased gene expression of three isoforms of tryparedoxin. WT showed higher resistance to oxidative stress, especially H2O2 levels, suggesting a mitochondrial dependence. WTR showed a greater resistance to the oxidative challenge and more dependence on oxidative phosphorylation, demonstrating higher oxygen consumption and mitochondrial membrane potential, an increase in complexes II-III and IV activities and high ATP production, with increased complex II gene expression Furthermore, this strain produces reduced ROS levels and shows lower lipid peroxidation and an increase in gene expression of tryparedoxin isoform. Despite physiological changes, no ultrastructural alterations were detected in WTR, even in the mitochondrion. The resistance induction also led to a greater colonization of Aedes aegypti midgut ex vivo and in vivo, reinforcing the hypothesis that the prooxidant environment in the mosquito gut regulates S. culicis population, data reinforced by the increase in the three strains gut colonization after A. aegypti feeding with ascorbate ad libitum. WTR showed an increase in the adhesion to murine peritoneal macrophages, demonstrating the influence of the oxidative stress resistence also in the interaction with mammalian cells. Thus, S. culicis metabolic and antioxidant strategies are starting to be described as well as the role of endosymbiotic bacterium in this process, contributing for the comprehension of the protozoa resistence and persistence mechanisms in mammals, including the man.
keywords: Espécies Reativas de Oxigênio
Metabolismo Energético
Estresse Oxidativo
Aedes
Trypanosomatina
DeCS: Espécies Reativas de Oxigênio
Metabolismo Energético
Estresse Oxidativo
Aedes
Trypanosomatina
Issue Date: 2016
Citation: BOMBAÇA, Ana Cristina Souza . Avaliação do metabolismo oxidativo e energético de Strigomonas culicis e suas implicações na interação com o hospedeiro. 2016. 74 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Parasitária)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, RJ, 2016.
Date of defense: 2016
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Copyright: restricted access
Appears in Collections:IOC - PGBCM - Dissertações de Mestrado

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