ANGLISHT

PARAZITOLOGJIA  -  KAPITULLI III

PARAZITOLOGJIA MOLEKULARE :  TRIPANOSOMAT

QELIZAT EUKARIOTE QË PUNOJNË NDRYSHE

Dr Richard Hunt
Professor Emeritus
University of South Carolina School of Medicine

Përktheu:

Dr. Lul Raka
Asistent i Mikrobiologjisë në Fakultetin e Mjekësisë të Universitetit të Prishtinës dhe Mikrobiolog në Departamentin e Mikrobiologjisë të Institutit Kombëtar të Shëndetësisë Publike të Kosovës- Prishtinë, Kosovë
 

 

Tripanosomet janë parazitë të suksesshëm që i ikin veprimit të sistemit imunitar të strehuesit; kjo ndodh me një mekanizëm kompleks të shndërrimit të antigjenit dhe kuptimi i këtij mekanzmi ka quar në hapat e parë për zhvillimin e një vaksine antitripanosomike.

TRIPANOSOMET

Figura 2 Shenja Vinterbotom (CDC nga Parazitët në veb)

TRIPANOSOMIAZA AFRIKANE

Vektori i tripanosomiazës afrikane është miza ce-ce (figura 1) dhe shpërndarja e sëmundjes është paralele me shpërndarjen e vektorëve (figura 4).

Simptomet e tripanosomiazës afrikane varen nga strehuesi dhe nga nënlloji i tripanosomës. Në infeksionet me T. gambiense ekziston stimulim masiv i sistemit imun dhe lizë e qelizave të strehuesit që ndërmjetësohet nga komplementi (jep anemi karakteristike). Në kuadrin klinik spikasin dhembja e përgjithësuar, dobësia, krampet dhe ënjtja e nyjeve limfatike të qafës (shenjat e Vinterbotomit - figura 2). Parazitët invadojnë të gjitha organet e trupit përfshirë zemrën dhe SNQ-në. Prekja e SNQ qon në apati, mpirje mentale, tremor, konvulsione, përgjumje dhe komë. Ekziston humbje shumë e shpejtë e peshës dhe vdekje disa muaj më pas nga kequshqyeshmëria, pamjaftueshmëria e zëmrës, pneumonia ose infeksioni parazitar. Në rastin e T. brucei rhodesiense nuk ka komë apo simptome të sistemit nervor, pasiqë pacienti zakonisht vdes para zhvillimit të tyre.

Tripanosomet janë protozoa njëqelizore me një flagjelë të vetme që përmbajnë mikrotubule në radhitje 9+2, tipike për flagjelat tjera ( figura 3). Në bazën e flagjelës është kinetoplasti (figura 3) që përmban ADN të lidhur në afër 6000 rrathë. ADN-ja e kinetoplastit përmban 10% të ADN mbarëqelizore dhe është vendveprim i rëndësishëm i disa medikamenteve antitripanosomike siç është etidiumi. Kinetoplasti është pjesë e mitokondrionit të gjatë që e ndërron morfologjinë gjatë stadeve të ndryshme të ciklit jetësor.

Figura 3   

Tripomastigotet në strishon e gjakut; kinetoplasti është prapa bërthamës. Ky stad haset te të gjitha llojet e tripanosomeve dhe te shumica e specieve është stad i vetëm që ndodh në strehuesin kurrizor (te njeriu).  © Ohio State University, College of Biological Sciences

   Seksion i hollë i tripanosomës (Leptomonas collosoma) që tregon kinetoplastin (k) që është regjion me ADN i një mitokondrie të vetme (m). Kinetoplasti gjendet në bazën e flagjelës dhe pakos flagjelare (fp)

Figura 4    

   Diagrami që tregon strukturat kryesore te tripomastigota e gjakut nga trypanosoma pështymore , Trypanosoma congolense. Prerje sagitale. (Adaptuar nga Vickerman, K., 1969. J Protozool. 16:54-69.) Vërejtje: Tri nënllojet  (rhodesiense, gambiense dhe brucei nuk mund të dallohen nga aspekti morfologjik).

 Cikli jetësor i  Trypanosoma rhodesiense

 Përhapja e Sëmundjes së gjumit në Afrikë   

Përhapja e mizave ce-ce dhe zonat e kultivimit të bagëtive
 

Figure a    

  Gjatë shujtës së gjakut në strehuesin gjitar, miza e infektuar ce-ce (gjinia Glossina) injekton tripomastigotet metaciklike në indin lëkuror. Parazitët futen në sistemin limfatik dhe kalojnë në sistemin e qarkullimit të gjakut .  Përbrenda strehuesit, ato transformohen në tripomastigote të gjakut ,  barten në pjesë të tjera të trupit duke arritur në lëngjet tjera trupore (psh. limfë, lëng trunoshpinor) dhe vazhdojnë të shumëzohen me fizion binar .   Tërë cikli jetësor i tripanosomeve afrikane prezentohet me stadet jashtëqelizore. Miza ce-ce infektohet me tripaomastigotet e qarkullimit të gjakut gjatë marrjes së shujtës së gjakut nga një strehues gjitar i infektuar (, ).   Në zorrët e mizës, paraziti transformohet në tripomastigot prociklik dhe shumëzohet me fision binar ,  largohet nga zorra dhe transformohet në epimastigot .   Epimastigotet arrijnë në gjëndrat pështymore të mizave dhe e vazhdojnë shumëzimin me fision bina .  Cikli tek mizat zgjat afër 3 javë. Njerëzit janë rezervari kryesor për Trypanosoma brucei gambiense, por kjo specie mund të gjendet edhe te kafshët. Kafshët e egra janë rezervar kryesor për T. b. rhodesiense.

FORMAT E T. BRUCEI NË STREHUESIT ANIMAL DHE INSEKTE

Stadet e ndryshme të ciklit jetësor të T. brucei në secilin strehues mund të dallohen morfologjikisht (figura 5).

BIOKIMIA DHE BIOLOGJIA MOLEKULARE E TRIPANOSOMIAZËS AFRIKANE

METABOLIZMI OKSIDATIV

Të gjitha qeniet e gjalla krijojnë ATP-në si burim të energjisë. Ajo prodhohet kryesisht nga oksidimi i karbohidrateve përmes ciklit të glikolizës dhe acideve trikarboksilike (figura 6). Pasiqë gjallesat e lira (si njeriu) nuk kane bollëk të ushqimit, ne mbështetemi në ciklin e acideve trikarboksilike për shumicën e prodhimit të ATP-së.

Tripanosoma jeton në ambiente të ndryshme gjatë stadeve të ciklit të vet jetësor. Në sistemin e qarkullimit të gjakut të gjitarëve ekziston një bollëk i oksigjenit dhe i glukozës. Mirëpo, kjo nuk ndodh në zorrët e insekteve ose në hemolimfën e tyre. Kjo reflektohet në numër të reaksioneve të glikolizës dhe ciklin e acideve trikarboksilike (ATK) që mund të bëhen edhe në elaborimin e kinetoplasit /mitokondrionit. Nëse një mikroorganizëm mund të bëjë ciklin e  ATK, po ashtu mund të udhëheq edhe me mitokondriet e veta.

Format e T.brucei në zorrët e insekteve kanë strukturë të plotë të enzimeve të ATK dhe të glikolizës. Kjo nuk është befasi për shkak të mungesës së ushqimeve; te shumica e mikrobeve që e shfrytëzojnë fosforilimin oksidativ, prodhimi i ATP-së është i ndjeshëm ndaj cianideve sepse citokromet a/a₃  reagojnë me cianide dhe nuk mund ta transferojnë elektronin tek oksigjeni për të krijuar ujin; megjithatë, fosforilimi oksidativ në format e zorrëve e insekteve të Tripanosomeve është VETËM PJESËRISHT I NDJESHËM NDAJ CIANIDEVE.  Sistemi citokrom a/a3 është ende i ndjeshëm ndaj CN^-, por te tripanosomet ekziston edhe një citokrom O që nuk është i ndjeshëm ndaj CN^-. Për këtë sistem të citokromit O dihet pak. Tek insektet, fermentimi i pjesshëm aerob prodhon sukcinate, piruvat acetat sikurse dioksid karbon. Burimi kryesor i energjisë është prolina.

Trajtat e T.brucei në sistemin e qarkullimit të gjakut tek gjitarët përdorin glikolizë joefikase sepse kanë bollëk të ushqimit; pasiqë glikoliza prodhon shumë më pak ATP sesa ATK, respiracioni është 50 herë më i ulët sesa te qelizat normale të gjitarëve dhe në sistemin e qarkullimit të gjakut, T.brucei përdor 10 herë më shumë sasi të energjisë sesa në zorrët e insekteve.

Një vërejtje nga mësimet e biokimisë. Nëse përdoret vëtem glikoliza për të krijar ATP-në siç ndodh në respirimin anaerob, në muskuj apo te tharmet, nuk mund thjesht të ekskretohet piruvati (të cilën gjë e bën tripanosoma), pasiqë shumë shpejt do të redukohet tërë NAD+ në NADH dhe tërë rruga do të ndalet për shkak të mungesës së subtsratit të oksiduar. Në trupin tonë piruvati shndërrohet në llaktat kurse tharmet e shndërrojnë atë në etanol për ta oksiduar përsëri NADH tonë në NAD+ dhe për ta vazhduar glikolizën. Tripanosomet e ekskretojnë piruvatin dhe kanë rrugë tjetër të shndërrimit të NADH në NAD+.

Te tripanosomet, metabolizmi i dihidroksiaceton fosfati është i nevojshëm për reoksidimin e NADH. Ky është një sistem aerob, që kërkon praninë e oksigjenit. Por, harxhimi i oksigjenit nuk varet nga CN^- andaj nuk përdoret vargu i zakonshëm i citokromeve- një dehidrogjenazë që përmban FAD e lidhur për bakër dhe që përmban oksidazë. Ky kompleks është sistem i oksidazës glicerofosfate. Tripanosomet në sistemin e qarkullimit të gjakut varen nga ky mekanizëm për të mbajtur NAD-në e oksiduar. Ky sistem është në shënjestër të dy barnave tripanocidale: SURAMINA dhe SHAM (acidi salicilhidroksamik). Oksidaza terminale përmban bakër. Këto barna janë specifike sepse kjo është një rrugë metabolike që nuk përdoret nga gjitarët.

Ekziston edhe një veçanti në metabolizmin e karbohidrateve te tripanosomet. Për dallim nga qelizat e gjitarëve, nëntë reaksionet e para të glikolizës janë të shoqëruara nga organelet (GLIKOSOMI). Nuk është ende e qartë pse tripanosomet kanë nevojë për ndarjen e glikolizës.  Ndarja nënkupton se të gjitha enzimet janë të përqëndruara në një vend por difuzioni nuk është i kufizuar në qelizat që s’kanë glikosome.

Ndryshimet me metabolizëm

Tripomastigotet e dobëta të sistemit të qarkullimit të gjakut: mitokondriet e thjeshta, disa krista janë të shkurta dhe tubulare

Sistemi i qarkullimit të gjakut: të shkurta, trupngjeshura; krijim i mitokondrieve, sintezë e enzimeve të mitokondrieve

Zorrët e mizave: kijimi i një grupi të kreshtave në formë pllake. Nga kinetoplastet si në drejtimin e përparëm ashtu edhe në të pasmin dalin mitokondriet

Mizat metaciklike : degjenerim i mitokondrieve. 

 

  Figura 8
Valët sukcesive të parazitëve në gjak janë karakteristikë e sëmundjes së gjumit dhe korrelojnë me ciklet e etheve. Popullacioni i parazitëve (me disa glikoproteina të ndryshueshme sipërfaqësore) ndahen në gjak gjatë disa ditësh. Disa nga këto tripanosome kanë VSG A në sipërfaqen e tyre (kloni A). Sistemi imun krijon antitrupa kundër të gjitha antigjeneve të popullacionit parazitar dhe si rezultat i kësaj shumica e parazitëve shkatërrohen. Megjithatë, disa tripanosoma e ndryshojnë mbulesën e tyre duke shfaqur VSG të ri ( psh. VSV B). Këta parazitë mbijetojnë duke ekspresuar gjenin e ri VSG duke dhënë një popullacion të ri parazitar (kloni B). Në ndërkohë, strehuesi krijon antitrupa kundër VSG B dhe qelizat e klonit B vdesin, por përsëri disa sosh e ndërrojnë mbështjellësin e tyre dhe kështu mbijetojnë. Ky cikël përsëritet disa herë te një infeksion kronik gjersa parazitët vazhdojnë me ekspresionin e gjeneve të reja dhe shfaqjen e antigjeneve VSG të reja. Nga secili popullacion sukcesiv është e mundshme të izolohen tripanosomet individuale dhe nga to të rriten klonet që japin ekspresion të VSG.

Çdo parzit ballafaqohet me sfida gjatë instalimit në ndonjë organizëm tjetër. Organizmi tjetër është i aftë të prodhojë një përgjigje imunologjike ndaj parazitit, të cilin mund ta shkatërrojë. Disa parazitë fshihen nën sipërfaqet që mund të dallohen, andaj për sistemin imunitar ato duken si qeliza normale. Parazitë të tjerë (përfshirë Trypanosoma cruzi) futen në qeliza për t’iu shmangur sistemit imunitar. T.brucei nuk e bën ansnjërën.

Paraziti ka veçori të theksuara antigjenike. Mirëpo numri i parazitëve në gjak nuk rritet në mënyrë progresive. Gjatë infestacionit me parazitë, pacienti ka disa valë dhe cikle të etheve. Valët e parazitemisë korrespondojnë me ethet e vërejtura. Prania e parazitit në sistemin e qarkullimit të gjakut vërehet derisa sistemi imunitar pjesërisht ta mbizotërojë infeksionin. Natyra ciklike e parazitemisë është shumë karakteristike.

Prandaj, pse përgjigja masive imunitare e strehuesit nuk e pastron trupin nga paraziti? Përkundër përgjigjes masive me doza të larta të imunoglobulineve (sidomos IgM) dhe proliferim masiv të limfociteve, ekziston një ndryshim në popullacionin e tripanosomeve që iu mundëson përtëritjen e gjeneratave të reja të parazitëve. Në fazën e vonshme kronike të infeksionit, organet limfoide janë zbrazur nga limfocitet, ato tkurren dhe në vend të limfociteve kemi fibrozë fokale. Pastaj, pason imunodepresioni dhe parazitemia e pakontrolluar që qojnë në vdekje.

Pse nuk shkatërrohen të gjithë parazitët me përgjigjen imunitare masive? Ky është çelësi i avansimit të sëmundjes! Përgjigja ndodhet në mbështjellësin sipërfaqësor (figura 7) që i rrethon trajtat e parazitit në sistemin e qarkullimit të gjakut dhe është i vetmi antigjen që njihet nga sistemi imun i strehuesit.

Nëse klonojmë qelizat individuale nga kafshët apo pacientët e infektuar, vërejmë se mbulesa dallon në aspektin biokimik! Ky është dallim aq i theksuar, saqë proteina e mbështjellësit duhet të vijë nga ekspresionin i gjeneve të ndryshme nga tripanosomet nga secili strehues veç e veç. Nëse i marrim qelizat nga një valë e caktuar e parazitemisë në të njejtin pacient, është konstatuar se të gjitha tripanosomet e asaj vale kanë ekspresion të të njejtit antigjen sipërfaqësor, kurse në valët tjera të parazitemisë, parazitët kanë ekspresion të një antigjeni, i cili është plotësisht i ndryshëm nga herat tjera (figura 8). Si përfundim mund të thuhet se gjatë parazitemisë paraqiten me ekspresion gjene të ndryshme të antigjeneve sipërfaqësore. Prandaj mbështjellësi sipërfaqësor është i ndërtuar nga ANTIGJENË VARIABILË SIPËRFAQËSOR ose nga GLIKOPROTEINA VARIABILE SIPËRFAQËSORE (GVS).

Prandaj, ikja e përgjigjes ndaj sistemit imunitar varet nga aftësia për të shprehur GVS të reja. Pasiqë gjatë sëmundjes vërehen qindra valë të parazitemisë dhe asnjë antigjen nuk përsëritet, duhet të ketë po aq gjene të GVS. Në fakt, ekzistojnë afër 1000-2000 gjene të tilla, të cilat i mundësojnë parazitit që të jetë një hap para përgjigjes imunologjike të strehuesit.

Kjo çon në pyetjen tjetër: çfarë strukture kanë këto GVS? Si ndikohet në kyçjen e tyre? Si ndodh që për një kohë vetëm njëri lloj i GSV të shprehet? Si ndodh lirimi i plotë i GVS?

Secila glikoproteinë GSV ka madhësi prej 65 kD, me rreth 500 aminoacide dhe me tri domene. Në skajin N të vargut ndodhet sekuenca sinjalizuese; 360 aminoacidet e ardhshme janë të ndryshme ndaj sekuencave simotra në GSV-të e tjera. 120 aminoacidet C terminale janë mjaft të ngjashme në GSV-të e ndryshme. Kjo pjesë është e fshehur nga sistemi imunitar duke qëndruar në afërsi të plazma-membranës.

Nga sekuenca e proteinave dhe sekuenca e cADN-së marrim pamje të ndryshme të pjesës C-terminale të molekulës. cADN-ja tregon sekuencë tipike hidrofobe transmembranoze që normalisht përdoret për të ngjitur proteinat në plazma-membranë bashkë me një domen të shkurtër brendaqelizor. Por, sekuentimi i proteinave tregon se pjesa transmembranoze e proteinës dhe pjesa brendaqelizore nuk ndodhen në proteinën e pjekur. Ato zëvendësohen nga një strukturë e pazakonshme që përmban sheqerna, etanolaminë, fosfoinozitol dhe acide të ngopura. Kjo strukturë është e ngjashme për të gjitha GSV-të dhe është shumë antigjenike pas pastrimit në laborator, por jo edhe in vivo. Kjo sugjeron se GSV në mbështjellës janë të paketuara fort për të përjashtuar antitrupat. Andaj ky lokacion nuk ka përdorim në përfitimin e vaksinave.

Zbërthimi me anë të endonukleazave restriktive, gel elektroforeza dhe metoda Southern-blott na mundëson fragmentimin e gjenomit të tripanosomeve dhe ndarjen e fragmenteve të tij. Tashmë mund të realizohet zbulimi i një gjeni të vetëm në gjenom përmes hibridizimit me provë komplementare. Kjo zakonisht është cADN kundrejt ARNi ose ndaj gjenit të klonuar.

Nëse fragmentimi është bërë në mënyrë korrekte dhe ekziston vetëm një gjen në gjenom për një proteinë të caktuar, atëherë duhet të shohim vetëm një vijë që hibridizohet në gel (me kusht që endonukleaza nuk është ndarë brenda gjenit). Analiza e tillë tregon se secili gjen GSV është ekspresuar vetëm një herë në gjenom, që nuk është befasi pasiqë GSV gjenet përbëjnë një pjesë të madhe të gjenomit dhe kopjet e shumta do ta okuponin një proporcion shumë të madh të gjenomit.

Ne mund të marrim ADN-në e mikroorganizmit gjatë valës së parë, të dytë të tretë dhe të katërt të parazitemisë (klonet A, B, C dhe D). Pastaj mund t’i provojmë këto ADN pas fragmentimit me provën që zbulon gjenet e shprehura në valën e dytë, që janë në klonin B. Mund të konstatojmë se klonet A, C dhe D (nuk e shprehin GSV B) kanë vetëm një kopje të GSV B.

Megjithatë, një rezultat befasues ka qenë prova për gjenin që kodon GSV B në qelizat që tashmë janë duke shprehur GSV B(figura-9 diagrami në të majtë).

Ekziston edhe një kopje shtesë e gjenit që është duke u ekspresuar në këtë klon të veçantë të tripanosomeve. KOPJA SHTESË ËSHTË VETËM TE GJENI QË ËSHTË NË EKSPRESION! KËTU KEMI DYFISHIM TË GJENIT por kjo ndodh vetëm përkohësisht, pasiqë pas kyçjes së tripanosomeve në GSV të ri, kopja shtesë zakonisht zhduket dhe zëvendësohet me KOPJE TË LIDHUR ME EKSPRESION (KLE). Kjo është kopje shtesë që transkriptohet në ARNi për përkthim në proteina, e jo kopja që është përherë në gjenom. Kopja e re është VEND I EKSPRESIONIT. Vendet e ekspresionit janë gjithnjë afër TELOMERËS, që ndodhet afër skajit  të kromosomit. Një KLE dhe gjen permanent mund të ndodhen në kromosome të ndryshme. Kjo sugjeron një mekanizëm kopjues/translokues për kasetën e informacionit. Nganjëherë, KLE nuk prodhohet, por vetëm përshkruhet kopja permanente. Këto gjene jashtë KLE të përshkruara janë gjithmonë në telomere. Kopjimi i përkohshëm i gjeneve dhe përdorimi i kopjes është shumë i pazakonshëm.

ARNi te tripanosomet janë po ashtu të pazakonshëm. Pothuajse secili ARNi fillon me të njejtën seri të 35 nukleotideve. Kjo kodohet nga një ekson që ndodhet shumë larg nga pjesa tjetër e gjenit.

ZHVESHJA E MBULESËS SË GSV

Është shumë me rëndësi që paraziti të lëshojë tërë mbulesën e vet në një kohë për të mbijetuar ndaj përgjigjes imunologjike ndaj GSV-së së vet origjinale. Më herët u cek se një formë e GSV në sipërfaqe të qelizës është i ngjitur për glikolipid dhe jo përmes sekuencës proteinike transmembranore. Në gjakun e pacientëve janë gjetur tripanosomet dhe fosfolipaza C që është GSV specifike. Prandaj, pasiqë të gjitha GSV kanë të njejtën strukturë ngjitëse, për zbërthimin komplet nevojitet vetëm një enzim.

MUNDSITË E REJA PËR KIMIOTERAPI

Ekzistimi i afër 2000 GSV gjeneve e bën spektrin e vaksinës mjaft të vështirë. Fatkeqësisht, antigjenet e zakonshme janë larg sistemit imunitar. Ndoshta, një agjens që ndërvepron me sekuencën 35 të nukleotideve të ARNi që ndodhet tek tripanosomet, por jo te qelizat e strehuesit me ARNi, do të ishte efikas por nuk njihen komponenta të tilla. Mundësia më e mirë është vaksina kundër antigjenit 12 që ekspresohen në mikroorganizëm dhe injektohen nga mizat ce-ce. Si alternativë mund të vjen në konsideratë një inkibitor i fosfolipazës C.

Tripanosomet kanë treguar veti të çuditshme biokimike. Por, pas hulumtimeve të bëra në shumë specie të tjera u konstatua se këto veti nuk janë aspak unike.

Tripanosomet kanë gjenom nuklear shumë të vjetër. Kromosomet nuk kondensohen në ndarjen qelizore prandaj nuk e dijmë numrin e saktë të kromosomeve. Në strukturën e tyre janë afër 1000-2000 gjene të cilat kodojnë antigjene të ndryshme sipërfaqësore që i mundësojnë mbështjellësit të mikroorganizmave për t’u ndërruar rregullisht me qëllim që t’iu  shmangen përgjigjes imunologike të strehuesit. Kjo bëhet në një rrugë të jashtëzakonshme dhe përfshin lëvizjen e një kopje të re të gjenit në vendin e ekspresionit atëherë kur ka nevojë. Afër 10% e gjenomit përbëhet nga këto gjene për antigjene variabile sipërfaqësore.

Një element tjetër tipik është edhe kinetoplasti. Kjo strukturë e pasur me ADN shtrihet në bazën e flagjelës dhe është në njërin skaj të mitokondrieve të flagjelateve. Ajo është e barabartë me mitokondriet e ADN të të gjitha qelizave të tjera por përmban një pjesë shumë më të madhe të ADN-së së qelizës sesa ADN mitokondriale te qelizat e tjera. Mbani mend se mitokondriet tona mund të kodojnë disa proteina të tyre vetanake (disa nënnjësi të citokromeve dhe ribosomeve) bashkë me të gjitha ARN mitokondriale ribosomale dhe të gjitha ARN transferuese të mitokondrieve. Kinetoplasti nuk kodon për ARN ose proteina tjera përveç atyre të mitokondrieve. Në fakt, disa ARNt të kinetoplasteve nuk kodohen në këtë ADN dhe duhet të importohen nga citoplazma që nuk ndodh me mitokondriet e gjitarëve. Mekanizmi i këtij importi nuk dihet.

Arsyeja që ADN e kinetoplasteve përbëjnë përqindje të lartë të ADN-së totale të qelizave, qëndron në kompleksitetin e tyre.

Ato përmbajnë 20-50 kopje të QARQEVE TË MËDHA prej 22kb që është e barabartë me ADN mitokondriale në secilin mitokondrie tjetër. POR, plus saj janë edhe deri në 10.000 MINIQARQE prej 1kb, për të cilat deri vonë nuk është sqaruar se çfarë funksioni kanë. Këto formojnë një rrjet të vetëm të qarqeve të lidhura bashkë.

Qarqet e mëdha, pos tjerash kodojnë ARN ribosomale të mitokondrieve dhe një numër të madh enzimesh të mitokondrieve të vargut respirator. Në qarqet e mëdha, po ashtu, ndodhen korniza të paidentifikuara të hapura për lexim.

Tek të gjitha tripanosomet e hulumtura, nënnjësia III (CO III) e citokrom-oksidazës kodohet nga ADN e kinetoplastit. Tripanosomet kanë gjenet e tyre COIII në ADN-në e kinetoplastit, por ato të gjitha janë në të njejtin pozicion brenda atij ADN. I vetmi përjashtim nga ky rregull është teT.brucei. Te ky nënlloj, ADN e kinetoplasteve duket sikurse te Crithidia fasciculata dhe Leishmania tarentolae.

Dallimi i vetëm është në mungesën e gjenit COIII. Tek dy llojet tjera, ky gjen ndodhet në rrjedhën e sipërme të gjenit apocitokrom b. A do të thotë kjo që T.brucei nuk ka nënnjësi III të citokrom-oksidazës? Nëse bëhet fosforilimi oksidativ atëherë duhet ta ketë. Madje, ARNi dhe proteinat janë në organizëm. Ndoshta gjeni nuk është në të njejtin vend sikur gjenet tjera te tripanosomet tjera. Por, atë nuk mund ta gjejnë tjetërkund. Testet molekulare tregojnë se nuk ka gjen. Si mund ta kemi një proteinë dhe një ARNi pa gjenin që kodon për to?

Pasiqë te tripanosomet tjera që kanë gjenin COIII, ai është gjithmonë në të njejtin vend, ndoshta duhet rishikuar në këtë regjion në gjenomin e kinetoplasteve! Pra, çfarë ka në regjionin e ADN-së së kinetoplasteve te T.brucei? Janë disa korniza të hapura lexuese që mund të kodojnë për proteinat e vogla, por jo të madhësisë së COIII dhe në çfardo rasti dy më të mëdhatë nuk kanë kodon startues AUG andaj nuk mund të kodojnë për proteina. Edhe nëse e bëjnë këtë, ato do të kodonin një proteinë shumë të pazakonshme që do të jetë e pasur në aminoacide për ADN e këtij regjioni që është i pasur me G-C.

Siç u cek më herët, hulumtuesit kanë kërkuar gjenin COIII në vende të tjera në qarkun e madh të kADN, por nuk e kanë gjetur. Qarqet e mëdha dhe të vogla kADN tanimë janë sekuentuar. Duke përdorur testet për gjetjen e gjenit COIII në L. tarentolae dhe C.fasciculata, nuk është gjetur ndonjë gjen COIII në qarkun e madh apo në ADN bërthamore të T.brucei.

Kjo d.m.th. se gjeni COIII ose mungon OSE është shumë divergjent ashtu që testet nuk mund ta përcaktojnë atë. Por, ai nuk mund të mungojë pasiqë T.brucei ka një sistem citokrom të ndjeshëm ndaj cianideve sikurse dy përfaqësuesit e tjerë. Po ashtu, këtu duhet marrë në konsideratë edhe konservimin esktrem të gjeneve COIII në të gjitha tripanosomet e tjera të testuara.

Nëse nuk mund të gjendet gjeni, atëherë duhet kërkuar transkriptet, d.m.th. ARNi.

Janë gjetur dëshmi për një transkript të ARNi në T.brucei që ka pasur sekuencë të ngjashme me gjenin për COIII në tripanosomet e tjera. Ngjashmëria e sekuencave lejon përcaktimin e kornizës së leximit për transkripitin e T.brucei.

Prej 181 aminoacideve të parashikuara me sekuencë, 135 kanë qenë të pranishme tek të tri llojet. Nëse marrim parasysh zëvendësimet konzervative dhe ato të konservuara në një lloj tjetër, gjejmë se 160 prej 181 sosh janë të konservuara. Kjo shkallë e konservimit (88%) është më e mirë sesa ndërmjet gjeneve në qarqet e mëdha të T. brucei dhe L. tarentolae, në të cilat konservimi ka një rang prej 65% to 84%.

Përsëri duhet bërë pyetjen: A ka sekuencë gjenomike që përputhet me transkriptin e COIII?

Më parë u raportua se hibridizimi heterolog duke përdorur testet me COIII të L. tarentolae dhe C. fasciculata nuk e gjetën sekuencën COIII te gjenet e T.brucei. Më vonë kjo u vërtetua me analizat Southern Blot duke përdorur teste gjenetike me elemente që ishin parashikuese nga sekuencat dhe që u morën nga transkripti. Këto teste nuk hibridizojnë me kADN ose ADN-në totale.  

Me këto teste nuk u gjetën elemente gjenetike që do të vërenin 0.5 kopje të gjenit për një gjenom.

Pasi që si duket  nuk ka gjen për këto transkriptime te T.brucei, ekzistojnë dy mundësi:

1. Transkripti mund të jetë krijuar nga bashkimi i fragmenteve të vogla të ARN-së të përshkruar nga lokalizimet e shumta. Ekziston precedenti për mini-eksone në sistemin tripanosomik.

2. Ekziston një riformulim i transkriptit pas ose gjatë transkriptimit ashtu që transkripti përfundimtar nuk është aspak sikurse gjeni nga i cili është transkriptuar.

Andaj tani duhet të kthehemi përsëri tek gjenomi i kinetoplastit. Gjeni DUHET të jetë prezent, por ne thjesht nuk mund ta zbulojmë dhe vendi për kërkim të gjenit për COIII duhet të jetë nën gjenin për gjenin e apo-citokromit b, në të cilin lokalizohet COIII te shumë tripanosome të tjera.

Sekuenca në këtë pozicion nuk përmban korniza të mëdha lexuese me kodone startuese dhe pikërisht këtu është bërë rishikimi. Por, sekuenca e këtij regjioni përputhet me sekuencën transkriptuese saktësisht PËRVEÇ për praninë e uridineve në transkripte që nuk janë në ADN-në e gjenit. Vërejtje: kodonet startuese janë ATG, andaj kjo e sqaron mungesën e kodoneve startuese në gjen. Mungesa e 25% të nukleotideve sqaron kornizat më vogla lexuese të hapjes. Kjo, poashtu e sqaron edhe përmbajtjen e lartë të G-C.

Në këtë nivel dallime vërehen vetëm në numrin dhe pozicionin e U, C,G dhe A shfaqen në të njejtat sekuenca në ARNi dhe ADN-në gjenomike.

Prej 626 nukleotideve të sekuentuara fillimisht në transkriptin COIII të T.brucei, 347 janë URIDINE që nuk kodohen nga gjeni. Ato shtrihen në 121 vende të ndryshme.

Në njerën nga këto lokacione, shtimi i U krijon një stop kodon saktësisht në vendin në të cilin shfaqet stop kodoni nativ në gjenin tjetër COIII.

Për më tepër, 16 uridinet, të parashikuara nga sekuenca gjenomike në 7 lokacione fshihen.

Porcioni proteinik i kodimit të transkriptit përmban 315 shtojca dhe 15 delecione në 546 nukleotide.

Prandaj, 58% e pjesës koduese të ARNi rezulton nga editimi dhe nuk është në gjenin origjinal. Editimi është arsyeja pse testet me ADNc nuk e hibridizojnë ADN-në gjenomike.

Pse ndodh kjo?

Një sugjerim për këtë editim është se mund të shërbejë si mekanizëm kontrolli gjatë ciklit kompleks jetësor të parazitit. Mospërdorimi i U në gjen mund të kursejë hapësirë.

Si ndodh editimi? Çka e përcakton se ku vendosen dhe ku hiqen U? A ka një transkript origjinal që korespondon me sekuencën gjenomike të kinetoplastit?

Hapi i parë është të bëhet transkripti që është komplementar me sekuencën gjenomike. Kjo pastaj editohet duke vënë ose hequr uridinet në lokacionet specifike. Sekuenca e acidit nukleik zakonisht përcaktohet me përdorimin e një acidi tjetër nukeik dhe një klasë e re e ARN-ve që janë momentalisht unike për tripanosomet. Këto ARN të vogla quhen ARN udhëzuese dhe kodohen nga regjionet e qarqeve të mëdha dhe të vogla për të cilat nuk është njohur ndonjë funksion i tyre deri atëherë. 

Sëmundja e Shagasit

Sëmundja bartet nga insektet e gjinisë Panstrongylus, Triatoma dhe Rhodnius (figura 10) që e infektojnë pacientin gjatë defekimit dhe pas marrjes së shujtës së gjakut.

Simptomet e sëmundjes së Shagasit janë: infeksioni kronik, çregullime neurologjike (përfshirë demencën), megakoloni (figura 11), megaezofagu dhe dëmtimet e muskulit të zemrës (figura 11). Nëse nuk trajtohet, kjo sëmundje mund të jetë edhe vdekjepruese.

Në fazën akute të sëmundjes, shpesh ka edhe anemi të rëndë, dhembje muskujsh dhe çrregullime neurologjike. Këto janë më të shprehura te fëmijët nën 2 vjeç. Sëmundja kronike është mesatare e nganjëherë edhe asimptomatike por mund të ketë dëmtim nervash që qojnë në ndaljen e kontraksioneve në muskujt e zorrëve, aritmi të zemrës dhe shkatërrim të qendrave motorike të sistemit nervor. Trajta kronike e sëmundjes gjendet tek të rriturit, por zakonisht e pason infeksionin akut që është shfaqur gjatë fëmijërisë. T.cruzi mund të kalojë nëpër placentë andaj nënat e infektuara mund ta bartin infeksionin te fëmija.

Figura 11      

Shpërndarje globale e sëmundjes së Shagasit

Amastigotet (pseudocistat) e T. cruzi në zemrën e qenit. © Ohio State University, College of Biological Sciences
 

Trypanosoma cruzi në zemrën e majmunit.  CDC/Dr. L.L. Moore, Jr. 1969  

Megakoloni te një pacient me sëmundjen e Shagasit

Sikurse te tripanosomiaza afrikane, T.cruzi i shmanget përgjigjes imunologjike të strehuesit por kjo nuk bëhet me anë të ndërrimeve në mbështjellësin antigjenik. Andaj këtu nuk ka variacion antigjenik. Në vend të kësaj, kjo shmangie ndodh duke u fshehur në brendi të qelizës. Sëmundja fillon pas kafshimit të insektit vektor. Pas 7-14 ditësh, tripanosomet arrijnë në nyjat limfatike në të cilat shumëzohen. Këtu krijojnë të ashtuquajturat pseudocistat. Kur shpërthen pseudocista, parazitët e liruar mund të futen në qelizë në pjesë të ndryshme të trupit përfshirë indin limfatik, muskujt dhe indin përreth ganglioneve nervore. Invazioni i ganglioneve të nervit kardiak është shkaktar i prekjes së zemrës te kjo sëmundje me T.cruzi.

Lidhja dhe infeksioni i qelizës së strehuesit

Lidhja

Amastigotet lidhen në sipërfaqen qelizore (p.sh. në monocite) me një numër të madh receptorësh me natyrë proteinike përfshirë fibronektinën. Acidi sialik ka rëndësi pasiqë qelizat që nuk kanë acid të tillë nuk janë të kalueshme. T.cruzi ka një enzim të quajtur trans-sialidazë që aktualisht vendos më shumë acid sialik në qelizë, duke e fuqizuar pranimin.

Hyrja në qelizë 

Depërtimi në qelizë bëhet me anë të fagocitozës së indukuar. Lizosomet migrojnë në sipërfaqen qelizore kur qelizat vijnë në kontakt me T.cruzi dhe parazitët futen në vakuolat citoplazmike, vakuolat parazitore që krijohet nga lizosomi. Prandaj, agjensët që e nxisin migrimin e lizosomeve nga zonat perinukleare që të jenë nën plazma membranë e rrisin infektivitetin. Anasjelltas, nëse bllokohet veprimi i lizosomeve atëherë ndalet edhe infeksioni. Paraziti i shmanget veprimit shkatërrues të lizosomeve dhe pas një ore T.cruzi liron një toksinë proteinike që e fut në membranë në një vlerë të ulët të pH që është tipike për këtë organele. Si rezultat T.cruzi ik në citoplazmë pas shkatërrimit të membranës së lizosomeve.

. 

. 

. 

. 

. 

 .

 DPDx, Division of Parasitic Diseases CDC.  

Kthehu në seksionin e parazitologjia të Mikrobiologjia dhe Imunologjia On-line

faqja mbahet nga  Richard Hunt