Efecto del Hierro en la Patogenicidad de Giardia duodenalis, Estructuras Tallo Burbuja como Posibles Elementos Reguladores

Abstract

Las infecciones parasitarias representan un gran problema de salud pública para la población ocasionando afectaciones económicas a nivel mundial. Giardia duodenalis es un protozoario que causa giardiasis, una de las infecciones intestinales más frecuente sobre todo en niños, personas inmunocomprometidas y adultos mayores, provocando complicaciones como el “síndrome de mala absorción de nutrimentos”, síndrome de intestino irritable y disbiosis. Su infección presenta una incidencia del 10 al 15% a nivel mundial, representando una de las causas más frecuentes de brotes diarreicos. Se han reportado aproximadamente 1000 millones de casos de giardiasis anuales, así como 2.5 millones de muertes al año por diarrea. En cuanto a los mecanismos de patogenicidad, utiliza la citoadherencia, citotoxicidad y evasión de la respuesta inmune para lo cual expresa diversos factores de virulencia, sin embargo, poco se sabe de los mecanismos de regulación de dichos genes. El hierro es un catión importante para la sobrevivencia de todos los seres vivos, incluyendo los protozoarios. En otros parásitos con organelos análogos de mitocondria como Trichomonas vaginalis y Entamoeba histolytica, evolutivamente cercanos a Giardia, se ha reportado que el hierro afecta el crecimiento, los mecanismos de patogenicidad y regula la expresión de genes de virulencia; el mecanismo recientemente reportado ocurre al nivel postranscripcional y es de tipo IRE/IRP (Iron Responsive Element/Iron Regulated Protein). Los IREs son estructuras secundarias, de tallo-burbuja, conservadas que se encuentran en las regiones no traducidas (UTR) de los ARNm; y las IRPs son proteínas citoplasmáticas bifuncionales que se unen a estas estructuras en condiciones de bajo hierro permitiendo o inhibiendo la traducción del ARNm que contenga al IRE, dependiendo de la localización de dicha estructura (5´o 3´). Existen reportes que muestran gran necesidad de hierro por G. duodenalis, ya que estudios con niños diagnosticados con Giardiasis muestran valores de hemoglobina bajos que se restablecen después de un tratamiento con antiparasitarios. Sin embargo, el efecto del hierro en el crecimiento y virulencia de Giardia no han sido estudiados. Por lo anterior, el objetivo de este proyecto fue estudiar el efecto del hierro en la patogenicidad de G. duodenalis y su posible mecanismo de regulación basado en la presencia de estructuras tallo burbuja. Para ello, se crecieron parásitos en diferentes concentraciones de hierro a diferentes tiempos de incubación y se determinó su crecimiento poblacional. Los resultados muestran que el parásito puede adaptarse a las diferentes condiciones de hierro en el medio; sin embargo, la condición de bajo hierro afecta la viabilidad dependiendo del tiempo de cultivo. Para determinar el efecto del hierro en los mecanismos de citoadherencia y citotoxicidad necesaria para su patogenicidad, se interaccionaron dichos cultivos con líneas celulares de intestino humano. Los resultados preliminares mostraron una mayor adherencia y daño a las células intestinales en condiciones altas de hierro. Por otra parte, se determinó la expresión diferencial por hierro de algunos factores de virulencia mediante ensayos de RT-PCR utilizando el ARN de los cultivos del parásito crecidos en las diferentes condiciones de hierro, observándose regulación de Actina (GL50803_40817), Citocromo b5 (GL50803_9089), Glucosamina 6 fosfato desaminasa (GL50803_10839) y Subtilisina (GL50803_114625). Finalmente, analizamos el genoma de Giardia en busca de estructuras tallo burbuja en los diferentes grupos de ARNm que codifican para proteínas de virulencia, ribosomales, del citoesqueleto y metabólicas. Interesantemente, en los diferentes grupos de ARNms, a los cuales se les delimitó su región no traducida, se formaron estructuras tallo burbuja fisicoquímicamente estables. En conclusión, los resultados mostrados en este trabajo sugieren que el hierro afecta los mecanismos de patogenicidad del parásito, así como la expresión de genes de virulencia, y el probable mecanismo de regulación está mediado por estructuras tallo burbuja presentes en las regiones UTRs de sus ARNm.