Как смертельные паразиты уклоняются от иммунной системы через прикрепление к кровеносным сосудам

Новое исследование смертельной африканской трипаносомы животных показало, как паразит Trypanosoma congolense уклоняется от иммунной системы и вызывает тяжелое заболевание у скота.

Ученые из Ливерпульской школы тропической медицины, Католического университета Португалии, Института молекулярной медицины Гульбенкяна в Лиссабоне и EMBL в Барселоне создали первые физиологически точные 3D-модели микрососудов мозга и сердца крупного рогатого скота. Это позволило изучить, как паразиты T. congolense прикрепляются к стенкам кровеносных сосудов — процесс, называемый секвестрацией, который помогает паразиту избежать уничтожения.

Команда обнаружила ключевые молекулярные механизмы секвестрации и продемонстрировала, что на этот процесс влияет кровоток, и он регулируется сигнальным путем, способствующим росту паразита. Эти данные могут быть использованы для разработки новых методов лечения, направленных на нарушение этого процесса.

Исследование, опубликованное в Communications Biology, также опровергает предыдущие представления, показывая, что секвестрация не обязательна для передачи паразита мухам цеце, которые затем распространяют его на других коров.

Традиционные лабораторные модели ограничены экспериментами в культуральных флаконах и на плоских пластиковых поверхностях. Новые методы, использованные в этом исследовании, создают 3D-структуру из клеток кровеносных сосудов, имитирующую реальный сосуд коровы. Это позволяет изучать взаимодействие паразитов с сосудами гораздо более реалистично.

Доктор Айтор Касас-Санчес: "Эти открытия приближают нас к пониманию того, почему инфекции T. congolense приводят к тяжелому или смертельному заболеванию. Методы, использованные для этого открытия, революционны. Имитируя кровеносные сосуды крупного рогатого скота in vitro, естественную среду паразита, мы смогли изучить биологические и биофизические факторы, лежащие в основе секвестрации, — то, что было ранее невозможно с традиционными моделями".

Африканские трипаносомозы животных — основная проблема для здоровья скота в странах Африки к югу от Сахары, приводящая к экономическим потерям в миллионы долларов ежегодно.

В тяжелых случаях, особенно при поражении мозга, большое количество паразитов может накапливаться в кровеносных сосудах коровы, приводя к инсультоподобным симптомам и смерти. Понимание роли секвестрации в прогрессировании болезни может открыть новые пути для целенаправленных вмешательств.

Доктор Касас-Санчес добавил: "Это исследование не только проливает свет на фундаментальную биологию T. congolense, но и предоставляет платформу для тестирования потенциальных ингибиторов секвестрации. Подобные биоинженерные модели изменили исследования малярии, и мы ожидаем, что они окажут аналогичное влияние на изучение трипаносомоза. Это значительный скачок вперед в нашем понимании биологии трипаносом. Оно подчеркивает силу биоинженерных инструментов в решении сложных инфекционных заболеваний и приближает нас к стратегиям, которые могут облегчить бремя этих болезней для пострадавших сообществ".

Исследование также предполагает, что секвестрация может давать паразиту метаболическое преимущество, способствуя его распространению по всему телу. Будущая работа будет направлена на изучение молекулярных взаимодействий между паразитом и клетками хозяина с целью выявления мишеней для лекарств, чтобы нарушить этот процесс.

Путем усовершенствования 3D-моделей, использованных в этом исследовании, и расширения их применения ученые стремятся открыть новые стратегии для смягчения воздействия T. congolense на скот.