Estudio funcional de la enzima tripanotión sintetasa en la biología de Trypanosoma cruzi y la interfase patógeno-hospedador

Abstract

Trypanosoma cruzi es el parásito causante de la Enfermedad de Chagas, la cual continúa siendo una problemática de salud pública desatendida que merece una atención prioritaria no solo en nuestro país, sino a nivel mundial. A lo largo de su ciclo de vida, este patógeno utiliza una elaborada red enzimática para superar las barreras oxidativas y establecer la infección en el contexto del vector y del hospedador mamífero. La enzima tripanotión sintetasa (TryS), es clave ya que cataliza la biosíntesis de tripanotión (T[SH]2), el principal tiol utilizado por el sistema antioxidante de los tripanosomátidos. En este trabajo, mediante un abordaje de sobre-expresión e inhibición farmacológica, analizamos el rol de la enzima TryS en la biología de T. cruzi, evaluando su efecto sobre la proliferación, la tolerancia al estrés oxidativo y la resistencia a drogas anti-parasitarias. De acuerdo a nuestros resultados, los epimastigotes sobre-expresantes (TryShi) mostraron un menor tiempo de duplicación y mayor capacidad de metaciclogénesis. Además, tanto epimastigotes como tripomastigotes TryShi presentaron una mayor tolerancia a H2O2 y a las drogas tripanocidas utilizadas en la actualidad: benznidazol y nifurtimox. El tratamiento con inhibidores específicos de TryS, anuló estas ventajas de una manera dosis-dependiente. Por otro lado, el análisis de la interacción de los parásitos TryShi con macrófagos murinos in vitro, sugiere que la sobre-expresión de TryS tendría un efecto pro-inflamatorio y pro-apoptótico, que podría favorecer su escape temprano de la célula infectada. A través de este enfoque, se puso de manifiesto no sólo el carácter esencial de TryS para T. cruzi en condiciones normales y de estrés oxidativo, sino también que su expresión le confiere una ventaja en la resistencia frente a los fármacos utilizados para el tratamiento de la enfermedad. Postulamos que el uso de un inhibidor de esta enzima, solo o combinado con los tratamientos disponibles, podría ser una nueva estrategia terapéutica para combatir la Enfermedad de Chagas.

Chagas disease, caused by Trypanosoma cruzi infection, continues to be a neglected illness, which demands urgent attention not only in our country but also at global level. During its life cycle, the parasite utilizes an elaborated antioxidant network to overcome the oxidant barriers and establish infection in vector and mammalian hosts. Trypanothione synthetase (TryS) is a determinant enzyme since it catalyzes the biosynthesis of trypanothione (T[SH]2), the principal thiol-redox metabolite in trypanosomatids. In this study, we utilized genetic over-expression and pharmacological inhibition approaches to examine the role of TryS in T. cruzi proliferation, tolerance to oxidative stress and resistance to anti-protozoal drugs. According to our results, TryS-overexpressing epimastigotes (TryShi) recorded shorter doubling time and higher metacyclogenesis capacity. Besides, both epimastigotes and hiinfective trypomastigotes of TryS exhibited increased tolerance to H2O2 and current trypanocidal drugs: benznidazole and nifurtimox. Further, the treatment with TryS-specific inhibitors abolished these observed advantages in a dose-dependent manner. We also analyzed the interaction in vitro between TryShi parasites (versus control) and murine macrophages. Our results suggest that TryS-over-expression has a pro-inflammatory and pro-apoptotic effect that may favor the pathogen early escape from the infected cell. Through this approach, we conclude that TryS is essential for proliferation and survival of T. cruzi under both normal and oxidative stress conditions. Besides, TryS overexpression confers the parasite an advantage to develop resistance against drugs currently administered for the treatment of acute infection. For this reason, a specific-TryS inhibitor may be beneficial as a new therapeutic strategy for Chagas disease, as a single drug as well as combined with the available chemotherapeutic agents