Как возбудитель болезни Шагаса меняет кишечную микробиоту хищных клопов

Хищные кровососущие клопы в Центральной и Южной Америке переносят возбудителя широко распространённой болезни Шагаса. Поскольку болезнь может вызывать тяжёлые симптомы, а вакцины против трипаносом пока нет, основной подход — контроль популяции клопов с помощью инсектицидов. Немецко-бразильская исследовательская группа изучила, как трипаносомы меняют кишечную микробиоту клопа. Долгосрочная цель: изменить бактериальное сообщество в кишечнике клопа так, чтобы оно могло защищаться от трипаносом.

По оценкам ВОЗ, от 6 до 7 миллионов человек в мире, преимущественно в Центральной и Южной Америке, инфицированы трипаносомой Trypanosoma cruzi. Этот одноклеточный паразит вызывает болезнь Шагаса (американский трипаносомоз). В острой фазе болезнь малозаметна: симптомы (лихорадка, крапивница, увеличение лимфоузлов) развиваются лишь в каждом третьем случае. Однако паразиты остаются в организме, и спустя годы хроническая болезнь Шагаса может стать опасной для жизни, вызывая патологическое увеличение сердца и прогрессирующий паралич желудочно-кишечного тракта.

Вакцины нет, а лечение на поздней стадии затруднено. Поэтому в Латинской Америке основной фокус — на контроле переносчика, хищного клопа подсемейства Triatominae. Клоп заглатывает трипаносом при укусе, и они колонизируют его кишечник. С фекалиями, которые клоп оставляет рядом с укусом, выделяется патоген, часто втираемый в ранку при расчёсывании зуда.

Хотя число новых заражений снизилось в регионах с широкомасштабным распылением инсектицидов, возникают проблемы: за последнее десятилетие у нескольких видов клопов всё чаще наблюдается устойчивость к распространённым инсектицидам. Эти инсектициды также негативно влияют на окружающую среду и местное население.

Учёные ищут альтернативные методы контроля Trypanosoma cruzi. Одна из возможностей — модифицировать бактерии в кишечнике клопа так, чтобы они уничтожали трипаносомы или подавляли их развитие.

Паразитологи и инфектобиологи в сотрудничестве с учёными из Instituto René Rachou (Бразилия) исследовали, как трипаносомы болезни Шагаса меняют бактериальное сообщество в кишечнике клопа. Для этого они использовали геномный анализ, сравнив состав бактериального сообщества (микробиома) кишечника до и после заражения патогеном (метагеномное дробовое секвенирование).

Результат: после заражения разнообразие бактериальных штаммов в кишечнике клопа значительно снизилось. Определённые штаммы, включая потенциально патогенную бактерию Enterococcus faecalis, получили преимущество от присутствия паразитов. Кроме того, исследователям удалось идентифицировать четыре вида бактерий, которые, вероятно, выполняют важные для клопа функции, например, синтез витаминов группы B.

Фанни Эберхард поясняет: «Витамин B — одно из питательных веществ, которое кровососущие насекомые не получают с кровью. Поэтому бактерии, производящие витамин B, очень важны для клопа, встречаются практически у всех особей и сохраняются в кишечнике через поколения. Следовательно, такие бактерии являются потенциальными реципиентами для генов, производящих защитные вещества против трипаносом Шагаса».

Профессор Свен Климпель: «В конечном счёте, наша цель — чтобы хищный клоп защищался от трипаносом Шагаса и таким образом предотвращал заражение людей. Однако прежде чем мы сможем создать бактерии с такими свойствами и выпустить содержащих их клопов, необходимо лучше понять, как устроена экология кишечника клопа и как функционируют обширные взаимодействия между хозяином, патогеном и микробиомом. Наша работа вносит существенный вклад в это».

Исследование опубликовано в журнале Microbiome.