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http://hdl.handle.net/1843/82672
Tipo: | Tese |
Título: | Mecanismos de alcalinização intestinal de Lutzomyia longipalpis: vias de sinalização celular e mecanismos indutores de alcalinização |
Título(s) alternativo(s): | Intestinal alkalinization mechanisms of Lutzomyia longipalpis: cellular signaling pathways and alkalinization-inducing mechanisms |
Autor(es): | Luccas Gabriel Ferreira Malta |
Primeiro Orientador: | Nelder de Figueiredo Gontijo |
Primeiro Coorientador: | Maurício Roberto Viana Sant'anna |
Primeiro membro da banca : | Alessandra Aparecida Guarneri |
Segundo membro da banca: | Pedro Lagerblad de Oliveira |
Terceiro membro da banca: | Theo Rolla Paula Mota |
Quarto membro da banca: | Thiagi de Castro Gomes |
Quinto membro da banca: | Vânia Cristina dos Santos Ricardo Nascimento Araújo |
Resumo: | Lutzomyia longipalpis, é o principal vetor de Leishmania infantum nas Américas, os adultos alimentam-se em grande parte de sua vida de soluções açucaradas, embora as fêmeas necessitem de sangue para o desenvolvimento ovariano. A ingestão de sangue provoca alterações fisiológicas no intestino médio, especialmente na regulação do pH luminal, que passa de 6,0 (em dieta de sacarose, mantido ativamente por V-ATPases) para cerca de 8,1, quando ingerem sangue ou soluções contendo proteínas. Essa alcalinização intestinal influencia a atividade enzimática e o desenvolvimento de Leishmania, envolvendo três mecanismos principais: liberação de CO₂ do sangue ingerido; sinalização hormonal por células endócrinas intestinais; e o transporte de aminoácidos acoplado à entrada de íons H⁺ nos enterócitos. Os experimentos realizados neste trabalho indicam que a alcalinização intestinal em fêmeas de L. longipalpis depende do aumento da pressão osmótica no lúmen intestinal. A alimentação dos insetos com solução contendo PEG 8.000 promoveu alcalinização de forma concentração-dependente, sendo mais intensa com soluções mais concentradas ou ricas em sais. A sacarose, misturada à solução de PEG, também potencializou esse efeito. Outras moléculas, como Dextran, Celobiose e PEG 100.000, utilizadas em outros experimentos de alimentação, induziram respostas semelhantes. Além disso, verificou-se que a aplicação de soluções hiperosmóticas na superfície basolateral de intestinos isolados não induz alcalinização, sugerindo que o desbalanço osmótico responsável por esse processo ocorre entre o lúmen intestinal e a região apical dos enterócitos. Ficou claro também que a inibição de aquaporinas interfere significativamente na alcalinização intestinal em L. longipalpis. Demonstrou-se que nem a ingestão de microesferas de látex nem o estiramento mecânico do intestino são capazes de induzir alcalinização, descartando a hipótese de que a distensão intestinal durante o repasto sanguíneo seja um gatilho para esse processo. Diferente da hemolinfa de fêmeas alimentadas com sangue, que induz alcalinização em intestinos isolados, a hemolinfa de fêmeas alimentadas com PEG 8.000 não apresenta esse efeito. Além disso, não foram observadas diferenças nas concentrações de aminoácidos na hemolinfa entre os dois grupos, o que exclui esses compostos como adjuvantes da alcalinização. Por fim, foi possível recuperar a molécula alcalinizante liberada pelos intestinos através de experimento que induz o influxo de Ca²⁺ em células enteroendócrinas. Testes com aplicação de insulina e serotonina em intestinos isolados de L. longipalpis demonstraram que apenas a insulina foi capaz de induzir a alcalinização intestinal. Através de espectrometria de massa (MALDI/TOF), com o sobrenadante proveniente de estimulação de intestinos com ionóforo de Ca²⁺, foram identificados dois peptídeos cuja massa é compatível com insulinas conhecidas, como a humana e a bovina. Análises de expressão gênica confirmaram a presença de transcritos de peptídeos semelhantes à insulina (ILPs) e de seus receptores (ILRs) no intestino médio de fêmeas. Para investigar as vias de sinalização intracelular associadas à alcalinização induzida por PEG 8.000, foram realizados ensaios com inibidores da via TOR (rapamicina e galactosamina), que resultaram na inibição do processo de alcalinização disparado pela alimentação com PEG 8.000, sugerindo a participação dessa via sinalizadora no processo disparado pelo desbalanço osmótico. Uma vez demonstrado que a alcalinização intestinal induzida por PEG 8.000 envolve a ativação da via TOR, foram realizados experimentos com inibidores dos transportadores HCO₃⁻/Cl⁻ (DIDS e NPPB, ambos a 0,1 mM), os quais bloquearam completamente o processo de alcalinização. A utilização de H89 (10 µM), um inibidor de PKA, evidenciou que a fosforilação desses transportadores é essencial para o processo. Além disso, verificou-se a participação da adenilato ciclase e do cAMP: a administração de um análogo permeável de cAMP (2,8 mM) foi capaz de reverter o bloqueio promovido por rapamicina, enquanto a administração de DDA, um inibidor da adenilato ciclase, aboliu a alcalinização, confirmando o envolvimento da via cAMP/PKA no mecanismo de ação de PEG 8.000. Por fim, através de ensaios de cinética enzimática utilizando o substrato BApNA (1 mM), demonstrou-se que a alimentação com PEG 8.000 aumenta a atividade tripsinolítica em fêmeas de L. longipalpis. Ficou evidenciado que o início da alcalinização intestinal não depende da natureza química da molécula ingerida, mas sim de sua concentração no bolo alimentar, que gera um desbalanço osmótico suficiente para ativar o processo. De forma inédita, demonstrou-se a participação de peptídeos semelhantes à insulina (ILPs) e seus receptores (ILRs) nesse mecanismo. Esses achados, integrados ao conhecimento pré-existente, permitirão a formulação de um modelo descritivo abrangente dos processos de alcalinização intestinal em L. longipalpis. |
Abstract: | Lutzomyia longipalpis is the main vector of Leishmania infantum in the Americas. Adults feed on sugar solutions for most of their lives, although females require blood for ovarian development. Blood ingestion causes physiological changes in the midgut, especially in the regulation of luminal pH, which increases from 6.0 (in a sucrose diet, actively maintained by V-ATPases) to approximately 8.1 when they ingest blood or solutions containing proteins. This intestinal alkalinization influences the enzymatic activity and development of Leishmania, involving three main mechanisms: release of CO₂ from ingested blood; hormonal signaling by intestinal endocrine cells; and the transport of amino acids coupled to the entry of H⁺ ions into enterocytes. The experiments performed in this work indicate that intestinal alkalinization in female L. longipalpis depends on the increase in osmotic pressure in the intestinal lumen. Feeding the insects with a solution containing PEG 8,000 promoted alkalinization in a concentration-dependent manner, being more intense with more concentrated or salt-rich solutions. Sucrose, mixed with the PEG solution, also potentiated this effect. Other molecules, such as Dextran, Cellobiose and PEG 100,000, used in other feeding experiments, induced similar responses. Furthermore, it was found that the application of hyperosmotic solutions on the basolateral surface of isolated intestines does not induce alkalinization, suggesting that the osmotic imbalance responsible for this process occurs between the intestinal lumen and the apical region of the enterocytes. It was also clear that the inhibition of aquaporins significantly interferes with intestinal alkalinization in L. longipalpis. It was demonstrated that neither the ingestion of latex microspheres nor mechanical stretching of the intestine are capable of inducing alkalinization, ruling out the hypothesis that intestinal distension during blood feeding is a trigger for this process. Unlike the hemolymph of blood-fed females, which induces alkalinization in isolated intestines, the hemolymph of females fed with PEG 8,000 does not present this effect. Furthermore, no differences in the concentrations of amino acids in the hemolymph were observed between the two groups, which excludes these compounds as adjuvants of alkalinization. Finally, it was possible to recover the alkalinizing molecule released by the intestines through an experiment that induces the influx of Ca²⁺ in enteroendocrine cells. Tests with application of insulin and serotonin in isolated intestines of L. longipalpis demonstrated that only insulin was capable of inducing intestinal alkalinization. Using mass spectrometry (MALDI/TOF) with the supernatant from intestinal stimulation with Ca²⁺ ionophore, two peptides were identified whose mass is compatible with known insulins, such as human and bovine insulin. Gene expression analyses confirmed the presence of transcripts of insulin-like peptides (ILPs) and their receptors (ILRs) in the midgut of females. To investigate the intracellular signaling pathways associated with PEG 8,000-induced alkalinization, assays were performed with TOR pathway inhibitors (rapamycin and galactosamine), which resulted in inhibition of the alkalinization process triggered by PEG 8,000 feeding, suggesting the participation of this signaling pathway in the process triggered by osmotic imbalance. Once it was demonstrated that intestinal alkalinization induced by PEG 8,000 involves activation of the TOR pathway, experiments were performed with inhibitors of the HCO₃⁻/Cl⁻ transporters (DIDS and NPPB, both at 0.1 mM), which completely blocked the alkalinization process. The use of H89 (10 µM), a PKA inhibitor, demonstrated that phosphorylation of these transporters is essential for the process. Furthermore, the participation of adenylate cyclase and cAMP was verified: the administration of a permeable cAMP analogue (2.8 mM) was able to reverse the blockade promoted by rapamycin, while the administration of DDA, an adenylate cyclase inhibitor, abolished the alkalinization, confirming the involvement of the cAMP/PKA pathway in the mechanism of action of PEG 8,000. Finally, through enzyme kinetics assays using the substrate BApNA (1 mM), it was demonstrated that feeding with PEG 8,000 increases the trypsinolytic activity in female L. longipalpis. It was evident that the onset of intestinal alkalinization does not depend on the chemical nature of the ingested molecule, but rather on its concentration in the food bolus, which generates an osmotic imbalance sufficient to activate the process. In an unprecedented way, the participation of insulin-like peptides (ILPs) and their receptors (ILRs) in this mechanism was demonstrated. These findings, integrated with pre-existing knowledge, will allow the formulation of a comprehensive descriptive model of intestinal alkalinization processes in L. longipalpis. |
Assunto: | Parasitologia Psychodidae Intestinos Alcalinização Polietilenoglicóis |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ICB - DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Parasitologia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/82672 |
Data do documento: | 11-Abr-2025 |
Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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