Published September 2, 2021 | Version v1
Publication Open

Metabolomics reveal alterations in arachidonic acid metabolism in Schistosoma mekongi after exposure to praziquantel

Creators

  • 1. Chulabhorn Hospital
  • 2. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 3. Mahidol University
  • 4. University of Oxford

Description

Background Mekong schistosomiasis is a parasitic disease caused by the blood-dwelling fluke Schistosoma mekongi . This disease contributes to human morbidity and mortality in the Mekong region, posing a public health threat to people in the area. Currently, praziquantel (PZQ) is the drug of choice for the treatment of Mekong schistosomiasis. However, the molecular mechanisms of PZQ action remain unclear, and Schistosoma PZQ resistance has been reported occasionally. Through this research, we aimed to use a metabolomic approach to identify the potentially altered metabolic pathways in S . mekongi associated with PZQ treatment. Methodology/Principal findings Adult stage S . mekongi were treated with 0, 20, 40, or 100 μg/mL PZQ in vitro . After an hour of exposure to PZQ, schistosome metabolites were extracted and studied with mass spectrometry. The metabolomic data for the treatment groups were analyzed with the XCMS online platform and compared with data for the no treatment group. After low, medium (IC 50 ), and high doses of PZQ, we found changes in 1,007 metabolites, of which phosphatidylserine and anandamide were the major differential metabolites by multivariate and pairwise analysis. In the pathway analysis, arachidonic acid metabolism was found to be altered following PZQ treatment, indicating that this pathway may be affected by the drug and potentially considered as a novel target for anti-schistosomiasis drug development. Conclusions/Significance Our findings suggest that arachidonic acid metabolism is a possible target in the parasiticidal effects of PZQ against S . mekongi . Identifying potential targets of the effective drug PZQ provides an interesting viewpoint for the discovery and development of new agents that could enhance the prevention and treatment of schistosomiasis.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية داء البلهارسيات في نهر الميكونغ هو مرض طفيلي تسببه البلهارسيات التي تعيش في الدم . يساهم هذا المرض في اعتلال ووفيات البشر في منطقة ميكونغ، مما يشكل تهديدًا للصحة العامة للناس في المنطقة. حاليا، برازيكوانتيل (PZQ) هو الدواء المفضل لعلاج داء البلهارسيات الميكونغ. ومع ذلك، لا تزال الآليات الجزيئية لعمل PZQ غير واضحة، وقد تم الإبلاغ عن مقاومة البلهارسيا PZQ من حين لآخر. من خلال هذا البحث، كنا نهدف إلى استخدام نهج التمثيل الغذائي لتحديد المسارات الأيضية التي يحتمل تغييرها في S . mekongi المرتبطة بعلاج PZQ. المنهجية/النتائج الرئيسية تم علاج مرحلة البالغين S . mekongi بـ 0 أو 20 أو 40 أو 100 ميكروغرام/مل من PZQ في المختبر . بعد ساعة من التعرض لـ PZQ، تم استخراج مستقلبات البلهارسيا ودراستها باستخدام قياس الطيف الكتلي. تم تحليل البيانات الأيضية لمجموعات العلاج مع منصة XCMS عبر الإنترنت ومقارنتها مع البيانات الخاصة بمجموعة عدم العلاج. بعد الجرعات المنخفضة والمتوسطة (IC 50 )، والجرعات العالية من PZQ، وجدنا تغييرات في 1007 مستقلبات، منها الفوسفاتيديل سيرين والأنانداميد كانت المستقلبات التفاضلية الرئيسية من خلال التحليل متعدد المتغيرات والزوجي. في تحليل المسار، وجد أن استقلاب حمض الأراكيدونيك قد تغير بعد علاج PZQ، مما يشير إلى أن هذا المسار قد يتأثر بالعقار ويحتمل أن يعتبر هدفًا جديدًا لتطوير عقار مضاد للبلهارسيا. الاستنتاجات/الأهمية تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن استقلاب حمض الأراكيدونيك هو هدف محتمل في الآثار المبيدة للطفيليات لـ PZQ ضد S . mekongi . يوفر تحديد الأهداف المحتملة للدواء الفعال PZQ وجهة نظر مثيرة للاهتمام لاكتشاف وتطوير عوامل جديدة يمكن أن تعزز الوقاية من داء البلهارسيات وعلاجه.

Translated Description (French)

Contexte La schistosomiase du Mékong est une maladie parasitaire causée par la douve hématogène Schistosoma mekongi . Cette maladie contribue à la morbidité et à la mortalité humaines dans la région du Mékong, ce qui constitue une menace pour la santé publique des habitants de la région. Actuellement, le praziquantel (PZQ) est le médicament de choix pour le traitement de la schistosomiase du Mékong. Cependant, les mécanismes moléculaires de l'action de la PZQ restent flous et une résistance à la PZQ du schistosome a été rapportée à l'occasion. Grâce à cette recherche, nous avons cherché à utiliser une approche métabolomique pour identifier les voies métaboliques potentiellement altérées chez S. mekongi associées au traitement par PZQ. Méthodologie/Principaux résultats Les adultes de stade S. mekongi ont été traités avec 0, 20, 40 ou 100 μg/mL de PZQ in vitro . Après une heure d'exposition au PZQ, les métabolites du schistosome ont été extraits et étudiés par spectrométrie de masse. Les données métabolomiques pour les groupes de traitement ont été analysées avec la plateforme en ligne XCMS et comparées aux données pour le groupe sans traitement. Après des doses faibles, moyennes (IC 50 ) et élevées de PZQ, nous avons trouvé des changements dans 1 007 métabolites, dont la phosphatidylsérine et l'anandamide étaient les principaux métabolites différentiels par analyse multivariée et par paires. Dans l'analyse de la voie, il a été constaté que le métabolisme de l'acide arachidonique était altéré après le traitement par PZQ, ce qui indique que cette voie peut être affectée par le médicament et potentiellement considérée comme une nouvelle cible pour le développement de médicaments anti-schistosomiase. Conclusions/Importance Nos résultats suggèrent que le métabolisme de l'acide arachidonique est une cible possible dans les effets parasiticides du PZQ contre S. mekongi . L'identification des cibles potentielles du médicament efficace PZQ offre un point de vue intéressant pour la découverte et le développement de nouveaux agents qui pourraient améliorer la prévention et le traitement de la schistosomiase.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes La esquistosomiasis del Mekong es una enfermedad parasitaria causada por el parásito Schistosoma mekongi que habita en la sangre. Esta enfermedad contribuye a la morbilidad y mortalidad humanas en la región del Mekong, lo que representa una amenaza para la salud pública de las personas de la zona. Actualmente, el praziquantel (PZQ) es el fármaco de elección para el tratamiento de la esquistosomiasis del Mekong. Sin embargo, los mecanismos moleculares de la acción de PZQ siguen sin estar claros, y ocasionalmente se ha informado resistencia a Schistosoma PZQ. A través de esta investigación, nuestro objetivo fue utilizar un enfoque metabolómico para identificar las vías metabólicas potencialmente alteradas en S. mekongi asociadas con el tratamiento con PZQ. Metodología/Principales hallazgos Se trataron adultos en estadio S. mekongi con 0, 20, 40 o 100 μg/ml de PZQ in vitro . Después de una hora de exposición a PZQ, se extrajeron los metabolitos del esquistosoma y se estudiaron con espectrometría de masas. Los datos metabolómicos para los grupos de tratamiento se analizaron con la plataforma en línea XCMS y se compararon con los datos para el grupo sin tratamiento. Después de dosis bajas, medias (IC 50 ) y altas de PZQ, encontramos cambios en 1.007 metabolitos, de los cuales la fosfatidilserina y la anandamida fueron los principales metabolitos diferenciales mediante análisis multivariante y por pares. En el análisis de la vía, se encontró que el metabolismo del ácido araquidónico se alteraba después del tratamiento con PZQ, lo que indica que esta vía puede verse afectada por el fármaco y potencialmente considerarse como un nuevo objetivo para el desarrollo de fármacos contra la esquistosomiasis. Conclusiones/Importancia Nuestros hallazgos sugieren que el metabolismo del ácido araquidónico es un posible objetivo en los efectos parasiticidas de PZQ contra S. mekongi . La identificación de posibles dianas del fármaco eficaz PZQ proporciona un punto de vista interesante para el descubrimiento y desarrollo de nuevos agentes que podrían mejorar la prevención y el tratamiento de la esquistosomiasis.

Files

journal.pntd.0009706&type=printable.pdf

Files (2.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:35cf25496d13a81cf6c32c2d62b7fe3c
2.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف التمثيل الغذائي عن تغيرات في استقلاب حمض الأراكيدونيك في البلهارسيا الميكونجية بعد التعرض للبرازيكوانتيل
Translated title (French)
La métabolomique révèle des altérations du métabolisme de l'acide arachidonique chez Schistosoma mekongi après exposition au praziquantel
Translated title (Spanish)
La metabolómica revela alteraciones en el metabolismo del ácido araquidónico en Schistosoma mekongi después de la exposición al praziquantel

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3195328489
DOI
10.1371/journal.pntd.0009706

Is supplement to
https://openalex.org/W4248057070 (Other)
https://openalex.org/W3095128165 (Other)
https://openalex.org/W2376254444 (Other)
https://openalex.org/W2329655278 (Other)
https://openalex.org/W2189144597 (Other)
https://openalex.org/W2185170435 (Other)
https://openalex.org/W2156775523 (Other)
https://openalex.org/W2126923497 (Other)
https://openalex.org/W2115186330 (Other)
https://openalex.org/W2095210382 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1606443939
  • https://openalex.org/W1976147671
  • https://openalex.org/W1976871557
  • https://openalex.org/W1980355616
  • https://openalex.org/W1981383459
  • https://openalex.org/W1993816034
  • https://openalex.org/W2001044786
  • https://openalex.org/W2022872915
  • https://openalex.org/W2038894588
  • https://openalex.org/W2040469495
  • https://openalex.org/W2045121392
  • https://openalex.org/W2066835202
  • https://openalex.org/W2069942832
  • https://openalex.org/W2075015532
  • https://openalex.org/W2077766479
  • https://openalex.org/W2079399167
  • https://openalex.org/W2084057894
  • https://openalex.org/W2084658291
  • https://openalex.org/W2088621831
  • https://openalex.org/W2106435224
  • https://openalex.org/W2112126440
  • https://openalex.org/W2119223130
  • https://openalex.org/W2121184260
  • https://openalex.org/W2144266158
  • https://openalex.org/W2151769231
  • https://openalex.org/W2157162578
  • https://openalex.org/W2157697235
  • https://openalex.org/W2163205930
  • https://openalex.org/W2165234601
  • https://openalex.org/W2171275714
  • https://openalex.org/W2177747623
  • https://openalex.org/W2187144093
  • https://openalex.org/W2318808300
  • https://openalex.org/W2564813546
  • https://openalex.org/W2594312336
  • https://openalex.org/W2742977816
  • https://openalex.org/W2769970005
  • https://openalex.org/W2787771303
  • https://openalex.org/W2793621612
  • https://openalex.org/W2794334542
  • https://openalex.org/W2796007961
  • https://openalex.org/W2890643239
  • https://openalex.org/W2891721431
  • https://openalex.org/W2897805491
  • https://openalex.org/W2914443620
  • https://openalex.org/W2945010999
  • https://openalex.org/W2952192065
  • https://openalex.org/W2969647665
  • https://openalex.org/W2969718750
  • https://openalex.org/W2969838189
  • https://openalex.org/W2973496386
  • https://openalex.org/W2980224393
  • https://openalex.org/W2982250586
  • https://openalex.org/W2987493988
  • https://openalex.org/W2989563826
  • https://openalex.org/W2998475393
  • https://openalex.org/W3008243370
  • https://openalex.org/W3031595823
  • https://openalex.org/W3039855701
  • https://openalex.org/W3081173988
  • https://openalex.org/W3092458315
  • https://openalex.org/W4294216483
  • https://openalex.org/W71538709