Published September 17, 2013
| Version v1
Publication
Open
Role of Efflux Pumps and Intracellular Thiols in Natural Antimony Resistant Isolates of Leishmania donovani
- 1. Central Drug Research Institute
- 2. All India Institute of Medical Sciences
- 3. All India Institute of Medical Sciences Bhopal
- 4. University of Lucknow
- 5. Banaras Hindu University
- 6. Institute of Medical Sciences
Description
In view of the recent upsurge in the phenomenon of therapeutic failure, drug resistance in Leishmania, developed under natural field conditions, has become a great concern yet little understood. Accordingly, the study of determinants of antimony resistance is urgently warranted. Efflux transporters have been reported in Leishmania but their role in clinical resistance is still unknown. The present study was designed to elucidate the mechanism of natural antimony resistance in L. donovani field isolates by analyzing the functionality of efflux pump(s) and expression profiles of known genes involved in transport and thiol based redox metabolism.We selected 7 clinical isolates (2 sensitive and 5 resistant) in addition to laboratory sensitive reference and SbIII resistant mutant strains for the present study. Functional characterization using flow cytometry identified efflux pumps that transported substrates of both P-gp and MRPA and were inhibited by the calmodulin antagonist trifluoperazine. For the first time, verapamil sensitive efflux pumps for rhodamine 123 were observed in L. donovani that were differentially active in resistant isolates. RT-PCR confirmed the over-expression of MRPA in isolates with high resistance index only. Resistant isolates also exhibited consistent down regulation of AQP1 and elevated intracellular thiol levels which were accompanied with increased expression of ODC and TR genes. Interestingly, γ-GCS is not implicated in clinical resistance in L. donovani isolates.Here we demonstrate for the first time, the role of P-gp type plasma membrane efflux transporter(s) in antimony resistance in L. donovani field isolates. Further, decreased levels of AQP1 and elevated thiols levels have emerged as biomarkers for clinical resistance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في ضوء الارتفاع الأخير في ظاهرة الفشل العلاجي، أصبحت مقاومة الأدوية في الليشمانيا، التي تطورت في ظل ظروف المجال الطبيعي، مصدر قلق كبير ولكن لم يتم فهمها إلا قليلاً. وفقًا لذلك، فإن دراسة محددات مقاومة الأنتيمون لها ما يبررها بشكل عاجل. تم الإبلاغ عن ناقلات التدفق في الليشمانيا ولكن دورها في المقاومة السريرية لا يزال غير معروف. تم تصميم هذه الدراسة لتوضيح آلية مقاومة الأنتيمون الطبيعية في عزلات حقل L. donovani من خلال تحليل وظيفة مضخة(مضخات) التدفق وملفات تعريف التعبير عن الجينات المعروفة المشاركة في النقل واستقلاب الأكسدة بالاختزال القائم على الثيول. لقد اخترنا 7 عزلات سريرية (2 حساسة و 5 مقاومة) بالإضافة إلى مرجع حساس للمختبر وسلالات متحولة مقاومة SbIII لهذه الدراسة. حدد التوصيف الوظيفي باستخدام قياس التدفق الخلوي مضخات التدفق التي نقلت ركائز كل من P - GP و MRPA وتم تثبيطها بواسطة الترايفلوبيرازين المضاد للكالمودولين. لأول مرة، لوحظت مضخات التدفق الحساسة للفيراباميل للرودامين 123 في L. donovani التي كانت نشطة بشكل تفاضلي في العزلات المقاومة. أكدت RT - PCR الإفراط في التعبير عن MRPA في العزلات ذات مؤشر المقاومة العالي فقط. أظهرت العزلات المقاومة أيضًا تنظيمًا منخفضًا ثابتًا لـ AQP1 ومستويات ثيول مرتفعة داخل الخلايا والتي كانت مصحوبة بزيادة التعبير عن جينات ODC و TR. ومن المثير للاهتمام أن γ - GCS غير متورط في المقاومة السريرية في عزلات L. donovani. هنا نوضح لأول مرة دور ناقل(ناقلات) تدفق غشاء البلازما من نوع P - GP في مقاومة الأنتيمون في عزلات حقل L. donovani. علاوة على ذلك، ظهر انخفاض مستويات AQP1 وارتفاع مستويات الثيول كمؤشرات حيوية للمقاومة السريرية.Translated Description (French)
Compte tenu de la récente recrudescence du phénomène d'échec thérapeutique, la résistance aux médicaments chez Leishmania, développée dans des conditions naturelles de terrain, est devenue une grande préoccupation mais peu comprise. En conséquence, l'étude des déterminants de la résistance à l'antimoine est justifiée de toute urgence. Des transporteurs d'efflux ont été rapportés dans Leishmania mais leur rôle dans la résistance clinique est encore inconnu. La présente étude a été conçue pour élucider le mécanisme de la résistance naturelle à l'antimoine dans les isolats de champ de L. donovani en analysant la fonctionnalité des pompes d'efflux et les profils d'expression des gènes connus impliqués dans le transport et le métabolisme redox à base de thiol. Nous avons sélectionné 7 isolats cliniques (2 sensibles et 5 résistants) en plus des souches mutantes de référence sensibles en laboratoire et résistantes à SbIII pour la présente étude. La caractérisation fonctionnelle à l'aide de la cytométrie de flux a identifié des pompes d'efflux qui transportaient des substrats de P-gp et de MRPA et qui étaient inhibées par l'antagoniste de la calmoduline, la trifluopérazine. Pour la première fois, des pompes d'efflux sensibles au vérapamil pour la rhodamine 123 ont été observées chez L. donovani qui étaient différemment actives dans les isolats résistants. La RT-PCR a confirmé la surexpression de la MRPA dans les isolats avec un indice de résistance élevé uniquement. Les isolats résistants présentaient également une régulation à la baisse cohérente de l'AQP1 et des taux élevés de thiol intracellulaire qui s'accompagnaient d'une expression accrue des gènes ODC et TR. Fait intéressant, la γ-GCS n'est pas impliquée dans la résistance clinique dans les isolats de L. donovani. Ici, nous démontrons pour la première fois le rôle du ou des transporteurs d'efflux de membrane plasmique de type P-gp dans la résistance à l'antimoine dans les isolats de champ de L. donovani. En outre, une diminution des taux d'AQP1 et des taux élevés de thiols sont apparus comme des biomarqueurs de la résistance clinique.Translated Description (Spanish)
En vista del reciente aumento en el fenómeno del fracaso terapéutico, la resistencia a los medicamentos en Leishmania, desarrollada en condiciones naturales de campo, se ha convertido en una gran preocupación pero poco comprendida. En consecuencia, se justifica con urgencia el estudio de los determinantes de la resistencia al antimonio. Se han informado transportadores de eflujo en Leishmania, pero aún se desconoce su papel en la resistencia clínica. El presente estudio se diseñó para dilucidar el mecanismo de resistencia natural al antimonio en aislados de campo de L. donovani mediante el análisis de la funcionalidad de la (s) bomba(s) de eflujo y los perfiles de expresión de genes conocidos involucrados en el transporte y el metabolismo redox basado en tiol. Seleccionamos 7 aislados clínicos (2 sensibles y 5 resistentes) además de las cepas mutantes de referencia sensibles al laboratorio y resistentes a SbIII para el presente estudio. La caracterización funcional mediante citometría de flujo identificó bombas de eflujo que transportaban sustratos tanto de P-gp como de MRPA y fueron inhibidas por el antagonista de calmodulina trifluoperazina. Por primera vez, se observaron bombas de eflujo sensibles a verapamilo para rodamina 123 en L. donovani que fueron diferencialmente activas en aislados resistentes. La RT-PCR confirmó la sobreexpresión de MRPA solo en aislados con alto índice de resistencia. Los aislados resistentes también mostraron una regulación negativa constante de AQP1 y niveles elevados de tiol intracelular que se acompañaron con una mayor expresión de los genes ODC y TR. Curiosamente, γ-GCS no está implicado en la resistencia clínica en aislados de L. donovani. Aquí demostramos por primera vez el papel de los transportadores de eflujo de membrana plasmática de tipo P-gp en la resistencia al antimonio en aislados de campo de L. donovani. Además, la disminución de los niveles de AQP1 y los niveles elevados de tioles han surgido como biomarcadores de resistencia clínica.Files
journal.pone.0074862&type=printable.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c47d35ff50fcb5c508a37ed6814a2e31
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دور مضخات التدفق والثيولات داخل الخلايا في عزلات الليشمانيا دونوفاني المقاومة للأنتيمون الطبيعي
- Translated title (French)
- Rôle des pompes à efflux et des thiols intracellulaires dans les isolats naturels résistants à l'antimoine de Leishmania donovani
- Translated title (Spanish)
- Papel de las bombas de eflujo y los tioles intracelulares en los aislados naturales resistentes al antimonio de Leishmania donovani
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2045169977
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0074862
References
- https://openalex.org/W1596279668
- https://openalex.org/W1834647768
- https://openalex.org/W1901497271
- https://openalex.org/W1923149556
- https://openalex.org/W1963542761
- https://openalex.org/W1971740791
- https://openalex.org/W1977283196
- https://openalex.org/W1981697985
- https://openalex.org/W1989539701
- https://openalex.org/W1990224385
- https://openalex.org/W1995532271
- https://openalex.org/W1996871835
- https://openalex.org/W1997231586
- https://openalex.org/W1997480791
- https://openalex.org/W1998936236
- https://openalex.org/W2000357710
- https://openalex.org/W2006434892
- https://openalex.org/W2017616127
- https://openalex.org/W2019623323
- https://openalex.org/W2022068865
- https://openalex.org/W2022610881
- https://openalex.org/W2026175011
- https://openalex.org/W2027101435
- https://openalex.org/W2029737703
- https://openalex.org/W2030026177
- https://openalex.org/W2030177727
- https://openalex.org/W2034998098
- https://openalex.org/W2036850343
- https://openalex.org/W2038428699
- https://openalex.org/W2040628852
- https://openalex.org/W2040680602
- https://openalex.org/W2043657514
- https://openalex.org/W2048941556
- https://openalex.org/W2052574739
- https://openalex.org/W2065055751
- https://openalex.org/W2065895257
- https://openalex.org/W2067063027
- https://openalex.org/W2068541511
- https://openalex.org/W2069132215
- https://openalex.org/W2069895741
- https://openalex.org/W2071760126
- https://openalex.org/W2074562571
- https://openalex.org/W2074755706
- https://openalex.org/W2075224137
- https://openalex.org/W2077946350
- https://openalex.org/W2089851507
- https://openalex.org/W2093294474
- https://openalex.org/W2103123360
- https://openalex.org/W2103153716
- https://openalex.org/W2104006060
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2113056926
- https://openalex.org/W2120521174
- https://openalex.org/W2123180215
- https://openalex.org/W2123230157
- https://openalex.org/W2125505468
- https://openalex.org/W2126682792
- https://openalex.org/W2127052921
- https://openalex.org/W2127431744
- https://openalex.org/W2128833512
- https://openalex.org/W2132788729
- https://openalex.org/W2134403063
- https://openalex.org/W2134709133
- https://openalex.org/W2135353780
- https://openalex.org/W2135662674
- https://openalex.org/W2143795463
- https://openalex.org/W2144501842
- https://openalex.org/W2148057257
- https://openalex.org/W2148365177
- https://openalex.org/W2148394258
- https://openalex.org/W2152855843
- https://openalex.org/W2154821394
- https://openalex.org/W2158044453
- https://openalex.org/W2160149842
- https://openalex.org/W2168785718
- https://openalex.org/W2170273498
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2224708580
- https://openalex.org/W2311012541
- https://openalex.org/W2397407263
- https://openalex.org/W286860284
- https://openalex.org/W2993596412
- https://openalex.org/W4300957276
- https://openalex.org/W78133828
- https://openalex.org/W944568383