... або за що комарі так люблять хворих на малярію?
За мільйони років еволюції паразити виробили фантастичні пристосування для управління своєю химерною місцем існування - тілом господаря. Смикаючи за ниточки сигнальних молекул, ці віртуозні ляльководи змушують своїх маріонеток не тільки забезпечувати себе харчуванням, а й створювати найкращі умови для свого розмноження і розселення. Як виявилося, не чужий цієї тактики і давно відомий вченим малярійний плазмодій. В недавній статті в Science дослідники показали, що один з метаболітів паразита грає ключову роль в регуляції поведінки заражених їм комарів.
Малярійний плазмодій - це узагальнена назва декількох видів найпростіших-ендопаразитів з роду Plasmodium. Як і личить поважає себе ендопаразитами, все своє життя плазмодій проводить в тілі організму-носія - комара або людини. І, як у більшості паразитів, його життєвий цикл, в ході якого паразит повинен впевнено перестрибувати з одного господаря в іншого, спритно ухиляючись при цьому від ударів імунної системи обох, заплутаний без усяку міру. Вченим давно було відомо, що для реалізації своїх модерних життєвих циклів багато паразити навчилися управляти господарями. І в деяких випадках природний відбір набагато перевершив фантазію сценаристів голлівудських трилерів. (Про те, як ляльководи-паразити смикають за нитки своїх господарів-маріонеток, розказано в огляді «Маніпулювання. I. Паразитне маніпулювання» [1]).
Вже було показано, що малярійні комарі з незрозумілих причин воліють саме інфікованих людей, допомагаючи паразита поширюватися. Мабуть, основну роль в успіху малярійних хворих у комарів грає їх запах [2], але ось механізм його появи так і не був розкритий. До недавнього часу.
Біохімія малярійного плазмодія досить своєрідна. Воно й зрозуміло: життя всередині іншого організму на всьому готовому часто призводить до випадання цілих біохімічних шляхів з метаболома паразитів. Практично всі еукаріоти, включаючи людей і комарів, використовують для синтезу изопреноидов мевалонатного дорогу, не вповні ГМБПФ. А ось у більшості еубактерій і споровиков (до яких відноситься плазмодій) працює альтернативний шлях, що вимагає наявності головного героя статті - метаболіти ГМБПФ.
Для того щоб вивчити вплив різних метаболітів плазмодія Plasmodium falciparum на комарів Anopheles gambiae, дослідникам довелося використовувати хитромудрі годівниці. Цей пристрій складається з ємності з кров'ю, закритою м'якою мембраною, що імітує шкіру людини і легко проколювати хоботком комахи. До годівниць вели Y-подібні трубки, що надають комару вибір серед декількох джерел їжі.
В експериментах по годівлі з мембранних годівниць 95% голодних самок комарів (так-так, кров'ю харчуються саме самки комарів, а самці - переконані вегетаріанці) вважали за краще суспензію еритроцитів з додаванням ГМБПФ звичайним еритроцитів. При цьому в контрольному експерименті самки воліли суспензію еритроцитів розчину глюкози і сироватці крові з додаванням ГМБПФ. Отже, особливу пікантність крові хворих на малярію додає не сам ГМБПФ, а продукти його метаболізму еритроцитами.
У наступній серії дослідів самки охочіше вибирали заражені еритроцити, а тієї кількості ГМБПФ, яке вдалося виділити з інфікованих еритроцитів, виявилося цілком достатньо, щоб помітно збільшити інтерес комарів до звичайних еритроцитів. Вченим вдалося встановити, що комарів привертають як продукти метаболізму ГМБПФ, що виділяються еритроцитами (набір монотерпенов і альдегідів), так і сам ГМБПФ. Помітну роль в залученні комарів в умовах експерименту також грає СО2. викид якого еритроцитами збільшується під впливом ГМБПФ.
Але все ж найцікавіше чекало вчених попереду. Виявилося, що ГМБПФ володіє комплексною дією на регуляцію поведінки і фізіології комарів. Додавання ГМБПФ збільшувало обсяг споживаної комарами крові, а також кількість ооцист і спорозоідов (життєвих стадій плазмодія) в тілі тварини. Метаболіт плазмодія, з одного боку, робить комара більш кусючі, з іншого - збільшує його схильність малярійної інфекції, не впливаючи помітним чином на його життєздатність. Настільки різнобічну дію цієї речовини на організм комахи змусило вчених проаналізувати його вплив на експресію генів комара.
Для цього з тіла комара виділяли РНК через 1, 3, 6 і 24 години після годування суспензією еритроцитів з додаванням метаболіти. Виявилося, що включення ГМБПФ-еритроцитів в раціон комара збільшує експресію кишкових ферментів комахи і цілої групи синаптически-специфічних генів: сінаптобревіна і сіноптотагміна 1, NMDA-рецептора типу 2 і β-монооксигенази. Також метаболіт впливає на експресію ряду антибактеріальних білків, наприклад, лізоциму С1 і цекропіна 1. Змінюється експресія генів комплементу, що входять в комплекс з геном білка TEP1. Все це може впливати на успішність проникнення і експансії паразита в тілі комара.
Виходить, що ГМБПФ, з одного боку, сприяє виділенню еритроцитами людини-носія речовин-атрактантів, котрі приваблюють комарів, що змушує комара харчуватися більш активно, вибираючи хворих на малярію в якості кращою жертви. З іншого боку, потрапляючи в комара, ГМБПФ надає комплексний вплив на організм комахи, пригнічуючи його імунітет і створюючи максимально сприятливі умови для розмноження паразитів в нового господаря. Можна сказати, що еволюція озброїла малярійний плазмодій своєрідним гормоном зовнішньої дії, керуючим і модифікує організм комара-носія в потрібну паразита сторону.
Отже, збудник малярії тепер теж потрапив в компанію паразитів-маніпуляторів. Виникає очікуваний питання: що якщо маніпуляції плазмодія зовсім не обмежуються носієм-комаром, а поширюються і на інфікованих людей? Захоплююча і страшнувата перспектива.
Читати статті за темами:
Помилка в тексті?
Виділи її та натисни ctrl + enter