Жирная молекула в крови человека управляет решением малярийных паразитов перейти к комарам

Снижение уровня жирной молекулы в крови человека заставляет малярийных паразитов прекращать размножение и вызывать болезнь у людей, и вместо этого "перепрыгивать" в комаров для продолжения цикла передачи. К такому выводу пришло новое исследование международной группы.

Открытие, опубликованное онлайн в Cell 9 ноября, отвечает на давний вопрос о том, что контролирует этот критический этап жизненного цикла Plasmodium falciparum — паразита, ответственного за около полумиллиона смертей от малярии в мире ежегодно. Оно также может открыть новые пути для борьбы с малярией.

Ключевая молекула, которую определили исследователи, называется лизофосфатидилхолин, или сокращенно LPC. Как выяснила команда, она, по-видимому, является строительным блоком, который паразиты используют для создания новых клеточных мембран при делении.

"Когда LPC много, паразиты с удовольствием размножаются в людях. Когда уровень LPC падает, паразиты больше не могут размножаться и переключаются на другой путь", — сказал Дж. П. Гердт, соавтор исследования.

Целью исследования было выяснить биохимические стимулы в принятии решений Plasmodium. Хотя результаты важны, они не сразу приведут к новым методам лечения, предупредил соавтор Джон Кларди.

Тем не менее, работа, определив ранее неизвестный контрольный переключатель, предлагает новые способы попытаться предотвратить повторное попадание паразитов в комаров и заражение большего числа людей — главную цель глобальных программ по искоренению малярии.

"Лечение пациентов противомалярийными препаратами обычно убивает размножающихся паразитов, но если вы также не блокируете передачу, болезнь никогда не исчезнет из популяции", — сказал соавтор Маттиас Марти.

Сложный жизненный цикл и ключевой этап

Plasmodium ведет сложную жизнь, переходя от человека к комару. В какой-то момент часть паразитов в крови человека перестает размножаться и вступает на путь, известный как половая дифференцировка (или "половое созревание", по аналогии Гердта). Если комары кусают зараженного человека в этой фазе, паразиты (теперь мужские и женские особи) попадают обратно в насекомых и размножаются.

Хотя половая дифференцировка является ключевым звеном в динамике малярии, ученые мало знали о том, что ее запускает. Три года назад Марти и соавтор Николаc Бранкуччи задались вопросом, играют ли роль какие-либо вещества в организме хозяина, а не в самих паразитах.

Эксперименты с сывороткой крови

Когда исследователи культивировали клетки Plasmodium без обычной среды с сывороткой человеческой крови, паразиты пропускали стадию репликации и сразу переходили к половой дифференцировке — намекая, что контрольный переключатель скрывается в отсутствующей крови.

При добавлении свежей сыворотки к культуре паразиты продолжали размножаться. Они действительно получали что-то из сыворотки. Последующий анализ позволил выделить один фактор, регулирующий половую дифференцировку: LPC.

С каждым раундом репликации паразитов уровень LPC падал. Когда LPC опускался достаточно низко, паразиты переключались на половую дифференцировку.

Флуоресцентная микроскопия показала, что клетки Plasmodium поглощают LPC из кровотока, готовясь к делению.

"Паразиты высасывают его", — сказал Гердт.

Ученые полагают, что когда паразиты чувствуют, что их сырье заканчивается, они меняют стратегию.

Исследователи обнаружили аналогичное истощение LPC в мышиной модели малярии. Их выводы были дополнительно подтверждены данными ранее опубликованных исследований сыворотки крови человека, которые показали, что истощение LPC является отличительной чертой острой малярийной инфекции у людей.

Значение и перспективы

Исследование впервые идентифицирует фактор в организме хозяина, который Plasmodium использует в качестве сенсора окружающей среды.

"Это было удивительно сначала, но, узнав об этом, понимаешь, что это логично. Plasmodium — кровяной паразит, и он реагирует на снижение уровня LPC в крови во время острой инфекции, принимая решение переместиться в комара", — сказал Марти.

Переход от результатов исследования к терапии малярии будет непростым. Например, нельзя просто истощить LPC, чтобы остановить размножение паразитов, поскольку LPC играет важную роль в организме, включая формирование здоровых клеточных мембран.

Тем не менее, теперь, когда известен "по крайней мере первый и несколько последующих шагов" того, как паразит регулирует передачу, Марти представляет новые комбинированные стратегии, которые безопасно блокировали бы передачу, одновременно леча уже заболевших людей.