Слабое место паразитов – их биологические часы

Одна из распространенных групп болезней человека вызывается паразитами, – простейшими, червями, членистоногими, которые используют в качестве среды обитания или источника пищи другие организмы. Например, только в Азии, Америке и на юге Африки более миллиарда людей инфицированы одним или несколькими видами паразитических червей. Среди паразитов некоторые приносят сравнительно немного вреда, как острицы. Другие могут быть буквально смертельными – как Trypanosoma brucei, вызывающая африканский трипаносомоз, более известный как сонная болезнь. Усилиями специалистов число случаев заболевания в последние годы значительно сократилось, но, тем не менее, тысячи людей ежегодно умирают от сонной болезни. Лекарства для ее лечения высокотоксичны, и ученые работают над тем, чтобы терапия трипаносомоза стала менее вредной и более эффективной

Trypanosoma brucei – одноклеточный паразитический организм, основной переносчик которого – обитающая в Африке муха цеце. В принципе, болезнь может передаваться и иначе – от матери ребенку (трипаносомы могут проникать через плаценту) или в результате укола зараженной иглой и даже в результате полового контакта, но обычно источник заражения – насекомое.

На начальных стадиях заболевания трипаносомы размножаются в подкожных тканях, крови и лимфе, вызывая лихорадку, головную и суставную боль, зуд. На поздних стадиях паразиты инфицируют центральную нервную систему, вызывая изменения в поведении, спутанность сознания, нарушения координации и цикла сна, что и дало болезни название. Без лечения сонная болезнь через несколько месяцев или лет приводит к смерти. Лечение тоже может быть смертельным: например, меларсопрол, производное мышьяка, вызывает осложнения, которые в 3-10% случаев заканчиваются гибелью пациента.

Ученые из США и Португалии исследовали, как у T. brucei работают биологические часы или циркадные ритмы. Наличие суточных ритмов у паразитических организмов наблюдали давно, но оставался без ответа вопрос: это работа их собственных молекулярных часов, или наблюдаемые колебания параметров отражают циркадные ритмы организма-хозяина?

Ответ нашелся при исследовании транскриптома культивируемых in vitro T. brucei. Ученые наблюдали суточные изменения содержания транскриптов (молекул РНК) трипаносом в зависимости от действия разных факторов, например, от изменений температуры окружающей среды или от отсутствия света в течение нескольких суток в сравнении с 12-часовым световым днем. Ученым удалось показать, что у паразита есть собственные биоритмы, например, оказалось, что в неизменных условиях циклично с периодом примерно в сутки меняется активность более тысячи генов трипаносомы.

Что важно для практических медиков, вследствие колебаний биологических часов T. brucei во второй половине дня более уязвим для препарата сурамина, вызывающего тяжелые побочные эффекты. Теперь, зная оптимальное время для введения препарата, врачи надеются сократить продолжительность введения и дозы сурамина.

Вопросов о том, как работают биологические часы T. brucei, еще много. Например, зачем они нужны паразиту? Конечно, возможно, это «подстройка» к биоритмам хозяина, например, к колебаниям интенсивности иммунного ответа, который сам находится под контролем циркадных ритмов.

Пока неизвестно, какие из генов играют ключевую роль в работе молекулярных часов трипаносом, а это важно знать, чтобы научиться нарушать их циркадные ритмы: обычно организмы с нарушениями работы биологических часов менее жизнеспособны, чем те, чьи часы работают без сбоев.

По словам ученых, скорее всего и другие паразиты имеют собственные внутренние часы, что может помочь в оптимизации тактики лечения не только сонной болезни, но и других паразитозов.

Фото: Trypanosoma brucei, эпимастиготная форма (обитающая в кишечнике мухи цеце) https://commons.wikimedia.org

Подготовила Мария Перепечаева

: 30.03.2017