About

Thursday, February 13, 2014

CÁC BỆNH NHIỄM KÝ SINH TRÙNG (PARASITIC INFECTIONS) - Do LQT Biên Dịch


Nhiều loại ký sinh trùng nguyên sinh (parasitic protozoan) và giun sán (helminth) tổng hợp các cấu trúc glycan (polisacarit) và các protein kết bám glycan (glycan-binding proteins – GBPs), các cấu trúc này thường có tính kháng nguyên và tham gia vào quá trình xâm nhập cơ thể sinh vật chủ và tình trạng ký sinh.  Bài viết này sẽ thảo luận về các sinh vật ký sinh cũng như vai trò của các axit mật glycoconjugate trong quá trình bệnh.  Các ký sinh trùng nguyên sinh đã tiến hóa để có các lối sống đặc thù: Chúng di chuyển qua lại giữa các tác nhân côn trùng và các sinh vật chủ có xương sống, đối phó với môi trường vô cùng khắc nghiệt được cấu tạo chuyên biệt để chống lại sự xâm nhập của các vi sinh vật.  Các chiến lược giúp cho sự sống còn thường bao gồm các axit mật glycoconjugate tham gia vào quá trình hình thành các rào cản bảo vệ chống lại các lực lượng không thân thiện.  Tính đa dạng của các cấu trúc glycoconjugate và phạm vi hoạt động, đã được quy cho các chất glycoconjugate của ký sinh trùng, từ sự xâm nhập tế bào sinh vật chủ đến khả năng đánh lừa hệ miễn dịch của sinh vật chủ, tỏ ra rất độc đáo.



KIẾN THỨC TỔNG QUÁT

Nhiễm ký sinh trùng có thể được định nghĩa là một tình trạng trong đó một sinh vật (ký sinh trùng) có thể gây hại cho sinh vật chủ hoặc bằng cách nào đó sống bám vào sinh vật chủ.  Ký sinh trùng ảnh hưởng đến hàng triệu người trên thế giới, gây khó chịu nghiêm trọng và tử vong, đặc biệt ở những nước kém phát triển.  Mỗi năm, trên thế giới có khoảng vài triệu người tử vong do các chứng bệnh nhiễm ký sinh trùng, phần lớn các trường hợp tử vong bắt nguồn từ bệnh sốt rét và các ký sinh trùng nguyên sinh.  Nghiên cứu về cấu trúc sinh học của các chất glycan và quá trình sinh hóa trong các ký sinh trùng là rất quan trọng vì đây là những vấn đề sức khỏe của con người trên toàn thế giới.  Ngoài ra, chúng ta còn có thể thu được những thông tin mới về bệnh học phân tử bằng cách nghiên cứu các sinh vật này, đã tiến hóa để đánh lừa và làm suy yếu một cách đáng kể hệ miễn dịch của những động vật bị nhiễm.  Tuy nhiên, việc nghiên cứu cấu trúc sinh học glycan của ký sinh trùng có thể gây thất vọng vì tính chất khó khăn trong việc tìm kiếm số lượng đầy đủ chất liệu cho việc nghiên cứu và những khó khăn trong việc tiến hành thí nghiệm trong ống nghiệm.  Ngoài ra, nhiều loại ký sinh trùng có các sinh vật chủ chính và trung gian cụ thể, do đó càng làm cho việc nghiên cứu các giai đoạn của chu kỳ sống (life cycle) trở nên khó khăn hơn.




Sự Phân Phối Của Một Số Bệnh Nhiễm Ký Sinh Trùng Trên Toàn Thế Giới



Dạng Bệnh

Các Trường Hợp Nhiễm Bệnh Ở Người Được Ước Tính


Ước Tính Số Tử Vong Mỗi Năm (Báo Cáo Năm 2000)

Giun sán ký sinh (Parasitic helminths)

Giun đũa (Roundworm - Ascaris)
531 triệu
3,000
Bệnh sán máng (Schistosomiasis)
200 triệu
14,000
Giun móc (Hookworms) (Necator/Ancylostoma)
194 triệu
7,000
Giun tóc (Whipworm - Trichuris)
212 triệu
2,000
Giun chỉ (Filarial worms)
657 triệu
20,000–50,000
Giun kim (Pinworms or threadworms - Enterobius vermicularis)
200 triệu
Hiếm
Ký sinh trùng nguyên sinh (Parasitic protozoans)

Bệnh sốt rét (Malaria)
300–500 triệu
1–3 triệu
Bệnh Leishmania (Leishmaniasis)
12 triệu
57,000
Bệnh giun chỉ Onchocerca (Onchoceriasis - river blindness)
18 triệu
270,000 (blinded)
Bệnh trùng mũi khoan Châu Phi (African trypanosomiasis - sleeping sickness)
450,000
66,000
Bệnh trùng mũi khoan Nam Mỹ (South American trypanosomiasis - Chagas’ disease)
18 triệu
50,000

Một số bệnh nhiễm ký sinh trùng phổ biến ảnh hưởng đến người và động vật được liệt kê ở đây theo 2 dạng: do các sinh vật nguyên sinh (các sinh vật tế bào đơn) gây ra, và do giun sán gây ra.  Các ký sinh trùng nguyên sinh chính bao gồm loài Plasmodium (gây bệnh sốt rét - malaria), Entamoeba histolytica (gây bệnh nhiễm trùng amip – amebiasis), loài Leishmania (gây bệnh Leishmania), và loài Trypanosoma (gây bệnh ngủ và bệnh Chagas).  Các loại giun sán (helminth) ký sinh sống trong các mô bên ngoài các tế bào và đã tiến hóa thành một số lộ trình lây nhiễm và bảo vệ bao gồm các phân tử phức hợp glycoconjugate và khả năng liên kết của chúng.  Một số loại giun sán ký sinh phổ biến bao gồm các loại giun tròn (nematode), chẳng hạn như Ascaris lumbricoides, sán lá (trematode), chẳng hạn như Schistosoma mansoni (gây bệnh sán máng – schistosomiasis), và sán dây (cestode hoặc tapeworm), chẳng hạn như Taenia solium (gây bệnh nhiễm Taenia - taeniiasis).



Một số ký sinh trùng nguyên sinh phổ biến ở người


Ký Sinh Trùng


Chú Giải
Trùng Amip gây nhiễm ở người (Amoeba infecting humans)

Entamoeba histolytica
Gây ra chứng kiết lỵ amip (amebic dysentery): có thể gây áp xe gan
Các trùng roi ở ruột và khu vực sinh dục (Intestinal and genital flagellates)

Giardia lamblia
Gây tiêu chảy; một trong số các loại ký sinh trùng phổ biến nhất ở Bắc Mỹ
Trichomonas vaginalis
Gây viêm các cơ quan sinh sản; rất phổ biến
Trùng roi huyết (Hemoflagellates)

Leishmania donovani
Gây bệnh Leishmania nội tạng (kala-azar); chứng to gan lách (hepatosplenomegaly: chứng gan to và lá lách to)
L. mexicana
Gây viêm loét da bùng phát
L. major
Gây viêm loét da
Trypanosoma brucei sp.
Gây bệnh ngủ (sleeping sickness) ở người và bệnh nagan (nagana) ở gia súc (bệnh trùng mũi khoan Châu Phi – African trypanosomiasis)
T. cruzi
Gây bệnh Chagas (bệnh trùng mũi khoan Nam Mỹ)
Trùng bào tử Gregarina, trùng cầu, và các sinh vật liên quan (Gregarines, coccidia, and related organisms)

Plasmodium falciparum
Nguyên nhân chính gây bệnh sốt rét ở người
P. vivax, P. ovale, P. malariae
Cũng gây ra bệnh sốt rét ở người
Các nguyên nhân gây nhiễm trùng cơ hội trong các trường hợp suy giảm miễn dịch (causes of opportunistic infections in immunodeficiency states)

Toxoplasma gondii
Gây đau cơ
Pneumocystis carinii
Gây viêm phổi tế bào khe (interstitial cell pneumonia)
Cryptosporidium parvum
Ký sinh trùng nội bào của các tế bào ruột gây tiêu chảy


Một Số Giun Sán Ký Sinh Phổ Biến Ở Các Động Vật Có Vú


Ký Sinh Trùng


Chú Giải

Sán Lá (Trematodes)

Sán lá hút máu (Blood flukes)
Schistosoma mansoni
Gây bệnh sán máng ở người (ảnh hưởng đến các tĩnh mạch màng treo ruột dẫn lưu đại tràng)
S. haematobium
Gây bệnh sán máng ở người (ảnh hưởng mạng lưới dẫn lưu bàng quang – urinary bladder plexus)
S. japonicum
Gây bệnh sán máng ở người (ảnh hưởng đến các tĩnh mạch màng treo ruột ở ruột non)
Sán lá gan (Liver flukes)
Fasciola hepatica
Chủ yếu gây nhiễm ở các động vật nhai lại (ruminants) và thỉnh thoảng ở người (các loại sán sống ở đường dẫn mật)
Clonorchis sinensis
Sán lá gan phổ biến nhất ở người (có thể mắc phải do ăn cá sống)
Sán dây (Cestodes)

Taenia solium
Sán dây dài ở người mắc phải do ăn thịt heo (lợn) chưa được nấu chín
Echinococcus granulosus
Sán dây ngắn ở người mắc phải do ăn thịt cừu non chưa được nấu chín (các nang ký sinh trùng xuất hiện ở gan và những nơi khác)
Taeniaarhynchus saginatus
Sán dây dài ở người mắc phải do ăn thịt bò chưa được nấu chín
Giun tròn (Nematodes)

Ascaris lumbricoides
Loại giun tròn đường ruột phổ biến nhất ở người
Trichurus trichuiura
Giun tóc đường ruột ở người
Enterobius vermicularis
Giun tròn nhỏ đường ruột (gây ngứa khu vực quanh hậu môn vào ban đêm ở trẻ em)
Necator americanus
Giun móc đường ruột ở người (gây chứng thiếu máu)
Ancylostoma duodenale
Giun móc đường ruột ở người (gây chứng thiếu máu)
Strongyloides stercoralis
Ký sinh trùng đường ruột (gây bệnh tái nhiễm ấu trùng giun sán)
Haemonchus contortus
Ký sinh trùng đường ruột ở cừu và dê
Trichinella spiralis
Giun tròn ký sinh nhỏ nhất ở người (trichinosis) cư trú ở các sợi cơ (mắc phải do ăn thịt heo [lợn] chưa nấu chín)
Onchocera volvulus
Giun chỉ ký sinh (gây ra bệnh mù sông – river blindness: tên gọi này là do loại ruồi truyền bệnh sinh sản trên sông và thường gây bệnh cho cộng đồng dân số sống ven sông)
Wuchereria bancrofti
Giun chỉ sống ở các hạch bạch huyết gây ra chứng phù voi (elephantiasis)
Brugia malayi
Giun chỉ sống ở các hạch bạch huyết gây ra chứng phù voi
Dirofilaria immitis
Một loại giun chỉ sống ký sinh ở chó (dog heartworm)

Việc nghiên cứu các ký sinh trùng thường là một vấn đề rất khó khăn, vì theo định nghĩa, đa số nghiên cứu đòi hỏi các động vật chủ phải sống sót và các ký sinh trùng không thể tăng trưởng một cách độc lập.  Tuy nhiên, các kết quả mới đây cho thấy rằng các axit mật glycoconjugate là những yếu tố rất quan trọng trong các chu kỳ sống và bệnh học của đa số những ký sinh trùng phổ biến.  Một số ký sinh trùng nguyên sinh và giun sán phụ thuộc vào các protein kết bám glycan (GBPs) ở cơ thể chủ để thúc đẩy tiến trình ký sinh, và chúng đã hoạch định tỉ mỉ các chiến lực phức tạp để đánh bại các kháng thể kháng glycan của sinh vật chủ.


CÁC KÝ SINH TRÙNG SỐT RÉT PLASMODIUM

Bệnh sốt rét ở người do loài ký sinh trùng Plasmodium và một số loài phổ biến khác lây nhiễm cho người gây ra, với chủng loại P. falciparum dạng vòng là loại nguy hiểm nhất.  Các ký sinh trùng này có một chu kỳ sống phức tạp, biến đổi giữa một giai đoạn hữu tính trong tác nhân lây bệnh là giống muỗi cái anôfen (Anopheles) và một giai đoạn vô tính bên trong các mô của động vật có vú (tế bào gan và hồng cầu) và trong máu (xem hình).  Các tương tác tế bào-tế bào giữa ký sinh trùng và sinh vật chủ tỏ ra rất quan trọng cho sự hoàn thành của mỗi giai đoạn.




Female Anopheles mosquito: Muỗi cái anôfen
Delivery of sporozoites: Sự truyền nhiễm thoa trùng
Sporozoites move to liver: Thoa trùng di chuyển đến gan
Liver: gan
Hepatocyte-derived merozoites: Các tế bào nguyên sinh từ tế bào gan
Infection of erythrocytes by merozoites: Các tế bào nguyên sinh gây nhiễm cho tế bào gan
Erythrocyte-derived gametocytes in blood: Các tế bào mẹ giao tử từ hồng cầu trong máu
Mosquito ingests gametocytes: Muỗi hấp thụ các tế bào mẹ giao tử
Stages of the life cycle in the mosquito: Các giai đoạn của chu kỳ sống của loài muỗi này

Chu kỳ sống của loài Plasmodium falciparum, ký sinh trùng nguyên sinh gây ra bệnh sốt rét ở người.  Khi bị loài muỗi cái anôfen chích, một người sẽ bị nhiễm các thoa trùng (sporozoite) và chúng sẽ phát triển như được minh họa trong hình.  Sau khi hút máu một người bị nhiễm, các tế bào mẹ giao tử (gametocyte) bệnh sốt rét sẽ đi vào trung tràng (midgut) của loài muỗi này và các tế bào này tiếp tục chu kỳ sống của chúng.  Ở trung tràng của loài muỗi, các tế bào mẹ giao tử biến thành các vi giao tử (microgamete) đực và các đại giao tử (macrogamete) cái.  Sự hợp nhất của hai loại tế bào giao tử này hình thành hợp tử (zygote), sau đó biến thành động hợp tử (ookinete), có khả năng xâm nhập thành ruột của loài muỗi và biến thành kén hợp tử (oocyst) vòng.  Bên trong kén hợp tử, thoa trùng phát triển từ các tế bào phôi (germinal cell) được gọi là tiền thoa trùng (sporoblast).  Các thoa trùng thoát ra từ kén hợp tử và di chuyển đến tuyến nước bọt (salivary gland) nơi chúng xâm nhập chủ thể con người trong lúc loài muỗi này đang hút máu.

Sau khi truyền nhiễm vào máu, protein circumsporozoite chính của thoa trùng tương tác với chất glycosaminoglycan trong gan có tên là heparan sulfate (HS), từ đó tạo cơ hội để tấn công các tế bào gan (hepatocyte), đây là vị trí đầu tiên của quá trình sao chép bản sao trong sinh vật chủ.  Chất heparan sulfate từ gan sở hữu mức độ sulfat hóa cao một cách thường khi được so sánh với các chất glycosaminoglycan  tương tự từ các cơ quan khác, gợi ý cho cơ sở cho việc nhắm vào mục tiêu chọn lọc của ký sinh trùng sốt rét Plasmodium đến các tế bào gan.

Sau khi ra khỏi gan, các tế bào của ký sinh trùng có thể sử dụng nhiều sự tương tác giữa thụ thể (receptor) và phân tử liên kết với thụ thể (ligand) để tấn công các hồng cầu của chủ thể, thay đổi tùy theo sự phụ thuộc của chúng vào các đơn vị axit sialic trên bề mặt.  Nhiều protein trên bề mặt của các tế bào trùng sốt rét Plasmodium làm trung gian cho việc tấn công các hồng cầu (xem bản bên dưới).  Các protein này rơi vào 2 nhóm lớn, protein liên kết hồng cầu (EBL: erythrocyte-binding-like hoặc Duffy-binding-like[DBL]) và protein liên kết hồng cầu lưới (RBL: reticulocyte-binding-like).  Protein EBA-175 (erythrocyte-binding antigen-175; một dạng EBL) của tế bào ký sinh trùng ban đầu được xác định dựa trên khả năng liên kết hồng cầu, và hiện nay người ta biết rằng bộ gen của ký sinh trùng P. falciparum chứa 6 gen gen tương tự EBL.  EBA-175 nhận ra các cụm O-glycan có nhóm sialyl kết bám với protein glycophorin A của hồng cầu, đặc biệt trong khu vực 30 axit amin chứa 11 phân tử O-glycan.  Phản ứng khử nhóm sialyl (desialylation) của hồng cầu ngăn ngừa các tương tác của một số chủng ký sinh trùng P. falciparum, do đó những cá nhân thiếu protein glycophorin A hoặc glycophorin B đều có khả năng chống lại sự tấn công.  Các phân tử glycophorin là những glycoprotein chứa axit sialic quan trọng trên màng các hồng cầu.  Mặc dù protein EBA-175 đóng một vai trò quan trọng trong việc tấn công, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ nhiều về vai trò của các protein EBA-140/BAEBL và EBA-181/JSEBL.  Một số chủng ký sinh trùng sốt rét P. falciparum có thể chuyển lộ trình tấn công phụ thuộc vào axit sialic sang lộ trình tấn công không phụ thuộc vào axit sialic, điều này phụ thuộc vào việc sử dụng phân tử liên kết với thụ thể của ký sinh trùng và bao gồm sự thể hiện của protein PfRh4 (P. falciparum RBL-like homolog 4).  Khả năng chuyển việc sử dụng thụ thể cho tiến trình tấn công hồng cầu từ lộ trình phụ thuộc axit sialic sang lộ trình không phụ thuộc axit sialic có những mối liên hệ mật thiết với việc tạo ra vắcxin chống lại các ký sinh trùng sốt rét. 


Một Số Ký Sinh Trùng Quan Trọng và Các Protein Nhận Ra Glycan Của Chúng

Ký sinh trùng

Giai đoạn

Protein
Tính đặc trưng

Plasmodium falciparum
Tế bào trùng nguyên sinh
(merozoite)
EBA-175
Neu5Acα2-3Gal/glycophorin A

Tế bào trùng nguyên sinh
(merozoite)
EBA-140
Axit sialic /glyco phorin B?

Tế bào trùng nguyên sinh
(merozoite)
EBA-180
Axit sialic

Thoa trùng
(sporozoite)
Protein circumsporozoite
heparan sulfate
Trypanosoma cruzi
Trùng roi của họ trùng Trypanosomatidae
(trypomastigote)
trans-sialidase
Neu5Acα2-3Gal

Trùng roi của họ trùng Trypanosomatidae
(trypomastigote)
penetrin
heparan sulfate
Entamoeba histolytica
Ký sinh trùng nguyên sinh thuộc họ trùng bào tử (trophozoite)
Gal/GalNAc lectin
Gal/GalNAc
Entamoeba invadens (một sinh vật gây bệnh ở loài bò sát)
Nang (cyst)
Protein thành nang (Jacob lectin)
chitin
Giardia lamblia
Ký sinh trùng nguyên sinh thuộc họ trùng bào tử (trophozoite)
taglin (α-1 giardin)
Man-6-phosphate heparan sulfate
Cryptosporidium parvum
Thoa trùng (sporozoite)
Gal/GalNAc lectin
Gal/GalNAc

Thoa trùng (sporozoite)
Protein Cpa135 protein
?
Acanthamoeba keratitis
Ký sinh trùng nguyên sinh thuộc họ trùng bào tử (trophozoite)
Protein 136-kD liên kết đường mannose (136-kD mannose-binding protein)
mannose
Toxocara canis
Ấu trùng (larval)
TES-32
?
Haemonchus contortus
Cư trú ở ruột

galectin
β-galactosides

Sự bùng phát của các tế bào trùng ký sinh từ các hồng cầu bị nhiễm sẽ dẫn đến sự phóng thích các chất glycosylphosphatidylinositols (GPIs), các chất này được xem là các yếu tố ác tính nổi bật góp phần vào sự phát sinh bệnh sốt rét.  Các chất GPI này, di chuyển tự do hoặc bắt nguồn từ quá trình phân giải các protein kết bám GPI, có thể bắt chước các chất GPI của tế bào chủ thể và kích hoạt các lộ trình truyền tín hiệu tế bào, chẳng hạn như protein tyrosine kinases liên quan đến Src.  Các chất GPI có thể kích hoạt các đại thực bào của chủ thể, dẫn đến sự sản sinh các protein cytokine gây viêm cũng như các phân tử liên kết tế bào (cell-adhesion molecule), chẳng hạn như phân tử liên kết nội bào 1 (ICAM-1: intracellular adhesin molecule-1), phân tử liên kết tế bào mạch 1 (VCAM-1: vascular cell-adhesion molecule-1), và E-selectin ở các tế bào màng trong.  Các kháng thể chống lại các chất GPI này có thể làm mất đi tác dụng của các chất này và có thể làm giảm sự biểu hiện bệnh lý của chứng bệnh hoàn toàn độc lập với sự nhiễm trùng.

Sự hiện diện của các polime N-linked glycan và O-linked glycan trong trùng sốt rét Plasmodium vẫn còn đang được tranh cãi.  Một số protein của trùng Plasmodium (MSP-1, MSP-2, and EBA-175) được xem là không được thêm vào nhóm glycosyl trong cơ thể sinh vật sống, mặc dù các khu vực xảy ra phản ứng cộng nhóm glycosyl vào nguyên tử Nitơ (N-glycosylation) hiện diện trong các chuỗi axit amin chính.  Các nghiên cứu mới đây cho thấy rằng trùng PlasmodiumGiardia có thể tổng hợp dolichol-P-P-GlcNAc2, một chất trung chuyển thông thường trong quá trình tổng hợp các dạng dolichol-P-P-oligosaccharide thường được tìm thấy ở các động vật có xương sống (vertebrate) và là các tiền chất cho quá trình cộng nhóm glycosyl vào nguyên tử Nitơ ở các glycoprotein.  Do đó, trùng PlasmodiumGiardia có thể chứa các polimer N-glycan với chuỗi disacarit đặc trưng GlcNAcβ1-4GlcNAcβ-Asn.  Có rất ít thông tin về quá trình cộng nhóm glycosyl vào nguyên tử Oxy (O-glycosylation) ở trùng Plasmodium, nếu nó thực sự xảy ra.  Do đó, quá trình tổng hợp cầu nối glycan của GPI (GPI anchor) nổi lên như một hình thức quan trọng của phản ứng cộng nhóm glycosyl vào protein, một trường hợp đặc trưng trong các tế bào nhân điển hình (eukaryotic cell).


TRÙNG MŨI KHOAN TRYPANOSOMES



Trùng mũi khoan trypanosomes thuộc loài brucei là những vi sinh vật gây bệnh nagan ở gia súc (nagana disease) và bệnh buồn ngủ (sleeping sickness) ở người.  Sau khi truyền nhiễm bằng các loài ruồi hút máu tsetse (tsetse fly), đặc điểm nổi bật của các loài trùng này là khả năng tồn tại đặc biệt của chúng trong máu của chủ thể, nơi chúng thường xuyên phải tiếp xúc với hệ miễm dịch của chủ thể.  Các loài ruồi này phụ thuộc vào “sự biến đổi kháng nguyên – antigenic variation” để tránh khỏi sự đáp trả của hệ miễn dịch chủ thể, sự biến đổi kháng nguyên là một chiến lược đã được tiến hóa để tồn tại đồng thời sự biến đổi này phụ thuộc rất nhiều vào sự biến dị về cấu trúc của các glycoprotein bề mặt kết nối GPI (surface GPI-anchored glycoproteins - VSGs).  Với vai trò là thành phần chính của màng bọc tế bào (cell coat) glycocalyx, VSG là các protein nhị trùng (dimeric protein), bao gồm 2 phân tử đơn hợp 55-kD (55-kD monomer), mỗi phân tử chứa các loại sacarit đa phân tử loại oligomannose liên kết N (N-linked oligomannose-type oligosaccharides).  Khi các ký sinh trùng sinh sản trong máu của chủ thể, thì hệ miễn dịch của chủ thể tiến hành một đáp ứng miễn dịch chỉ có tác dụng chống lại một số các trùng mũi khoan nào đó, những loại trùng này sản sinh protein kháng nguyên VSG.  Các loại trùng đã chuyển sang màng bọc VSG thay thế (được mã hóa trong số 1000 gen VSG riêng biệt) sẽ tránh được sự tiêu diệt của hệ miễn dịch chủ thể.





Variant surface glycoprotein: glycoprotein bề mặt biến đổi
Plasma membrane: Màng tế bào
VSG dimers: Các chất nhị trùng VSG

Phác đồ về các axit mật glycoconjugates ở bề mặt của loài trùng mũi khoan Trypanosoma brucei dạng đồng chu kỳ (procyclic Trypanosoma brucei) và dạng chu kỳ meta (metacyclic Trypanosoma brucei).  VSG (varian surface glycoprotein) là một thành phần chính của dạng chu kỳ meta, và mỗi phân tử bao gồm 2 phân tử đơn hợp GPI-anchored N-glycosylated (GPI-anchored N-glycosylated monomer).  (Hình bầu dục màu tối) Thành phần protein.  Bề mặt của dạng đồng chu kỳ được bao phủ dày đặc với các kháng nguyên bề mặt procyclin.  Đây là các polipeptit (polypeptides) kết nối GPI với các đơn vị đa anion lặp lại.  Các cấu trúc kết nối được mô tả chi tiết bên dưới phác đồ.

Bên trong ruột của loài ruồi tsetse, trùng mũi khoan thay thế toàn bộ màng VSG bằng các glycoprotein có tính axit được gọi là procyclin (xem hình).  Các protein kết nối GPI này hình thành một màng bọc glycocalyx dày đặc và được cấu tạo bởi các đơn vị polipeptit đa anion lặp lại nhô lên từ màng tế bào.  Các đặc điểm không bình thường là sự hiện diện của một loại N-glycan (Man5GlcNAc2) và các protein kết nối GPI, mà chúng được bổ sung bằng các hợp chất cao phân tử glycan poly-N-acetyllactosamine [Galβ1-4GlcNAc]n phân nhánh.  Nhóm galactose tận cùng có thể được thay thế bởi các axit sialic thông qua tác động của men trans-sialidase.  Các axit sialic bề mặt xuất hiện để bảo vệ ký sinh trùng này trong môi trường tiêu hóa và môi trường tiêu diệt trùng mũi khoan ở ruột giữa của ruồi tsetse.

Trypanosoma cruzi là một vi sinh vật gây bệnh Chagas hoặc bệnh nhiễm trùng mũi khoan Nam Mỹ, và loại ký sinh trùng này được truyền nhiễm bởi các loại bọ có cánh Reduviidae.  Trùng T. cruzi có một lớp màng bọc dày được cấu tạo bởi một lớp glycosylinositolphospholipids (GIPLs) và các glycoprotein mucin nhô lên khỏi lớp GIPL (xem hình).  GIPL có cùng cấu trúc cơ bản như các protein kết nối GPI khác, ngoại trừ là chúng được thay thế bằng nhiều nhóm galactose, N-acetylglucosamine, và axit sialic.  Các glycoprotein mucin chứa số lượng lớn các polime glycan liên kết O (O-linked glycan: polime glycan có một phân tử đường liên kết với một nguyên tử oxy trong một nhóm axit amin) bao gồm serine- hoặc threonine-linked N-acetylglucosamine với thêm một cho đến 5 nhóm galactose.  Nhóm β-galactose tận cùng (terminal β-galactose) có thể lại được thay thế bởi axit sialic liên kết α2-3 (α2-3-linked sialic acid), phát sinh từ một loại men trans-sialidase của ký sinh trùng có tác dụng truyền axit sialic từ các axit mật cấp 2 glycoconjugate.  Màng bọc bề mặt có chức năng bảo vệ, cung cấp cho ký sinh trùng này khả năng tồn tại ở các môi trường thủy phân và thúc đẩy tiến trình kết bám vào các đại thực bào để xâm nhập vào chủ thể.  Phản ứng cộng nhóm sialyl (sialylation) cũng được tin rằng có tác dụng giúp giảm bớt khả năng dễ bị tấn công của ký sinh trùng này đối với các kháng thể kháng α-Gal (anti-α-Gal antibody), các kháng thể này thường hiện diện trong máu của các động vật có vú.  Các loại ký sinh trùng này cũng sản sinh một loại protein bề mặt liên kết heparin (surface heparin-binding protein) (~60 kD) được gọi là penetrin thúc đẩy khả năng xâm nhập của loại ký sinh trùng này vào các tế bào của chủ thể.








Target sites for trans-sialylation reactions: Các vị trị mục tiêu cho các phản ứng cộng nhóm sialyl dạng trans.

Phác đồ của các glycoconjugate bề mặt chính của ký sinh trùng Trypanosoma cruzi. Bề mặt tế bào của trùng T. cruzi được bao phủ bằng một lớp dày đặc các glycoprotein mucin, glycosylinositolphospholipids (GIPLs), và lipopeptidophosphoglycan (LPPG).  Cấu trúc của các protein kết nối mucin và các loại LPPG nổi bật được phát họa trong hình.  (2-AEP) Aminoethylphosphonate.

Một axit mật cấp 2 glycoconjugate quan trọng khác của trùng T. cruzi là lipopeptidophosphoglycan (LPPG), đây là một polime glycan bề mặt quan trọng trong giai đoạn côn trùng (insect stage) của ký sinh trùng này (xem hình).  Tùy thuộc vào giai đoạn của chu kỳ sống, LPPG được cấu tạo bởi một glycan kết nối inositolphosphoceramide (inositolphosphoceramide-anchored glycan) hoặc một glycan kết nối alkylacylphosphatidylinositol (alkylacylphosphatidylinositol-anchored glycan), phân tử glycan này bao gồm glucosamine chưa axetyl hóa, mannose, galactofuranose, và 2-aminoethylphosphonate.  Sự thiếu vắng các protein kết nối ceramide (một thành phần cấu tạo chính của glycosphingolipids) và galactofuranose trong các tế bào động vật có vú cho thấy các mục tiêu tiềm tàng cho sự phát triển của các loại thuốc hóa trị.




Còn tiếp…


Nguồn (Sources):