Флуоресцентные трипаносомы показывают инвазию кожи и других тканей после укуса мухи цеце

Трипаносомные паразиты вызывают сонную болезнь в Африке. Без лечения инфекция приводит к коме и смерти. Исследование, опубликованное 21 июля в PLOS Pathogens, детально изучает, что происходит после того, как заражённая муха цеце передаёт паразитов в кожу мыши. Оно показывает, что для успешной колонизации хозяина нужно очень мало паразитов. Кроме того, размножение паразитов в месте укуса создаёт резервуар, из которого паразитов могут забрать последующие укусы мух цеце.

Трипаносомы имеют сложный жизненный цикл с несколькими стадиями в организме млекопитающих и насекомых. Многие исследования взаимодействия патогена и хозяина использовали инъекцию паразитов кровяной стадии иглой, а не естественную инокуляцию так называемых метациклических трипаносом мухой цеце в кожу хозяина.

В этом исследовании Гай Кальон и Ян Ван Ден Аббеле из Института тропической медицины в Антверпене с коллегами описывают модель на животных, которая воспроизводит естественное течение инфекции — укус заражённой мухи цеце в ухо мыши — и позволяет легко визуализировать трипаносомы благодаря их флуоресцентной метке. Отслеживая паразитов во времени, учёные изучили, как они распространяются из места первоначальной инокуляции и размножаются в организме мыши.

Они обнаружили, что метациклические трипаносомы высокоинфекционны — в их экспериментальной установке доза, успешно заразившая 50% подвергшихся воздействию мышей, составляла всего 7 паразитов метациклической стадии. Для сравнения, даже 200 паразитов кровяной формы не смогли заразить мышей после инъекции в кожу уха.

Исследователи также обнаружили, что субпопуляция паразитов остаётся и активно размножается в коже вокруг места первоначальной инокуляции как минимум 7 дней после инфекционного укуса. При детальном изучении места инфекции с помощью сканирующей электронной микроскопии они увидели ряд сложных взаимодействий паразитов с местными жировыми клетками (адипоцитами) и волокнами коллагена.

Измеряя температуру в месте укуса через несколько дней после укуса мухи, учёные обнаружили, что она была повышена более чем на один градус Цельсия по сравнению с противоположным ухом, возможно, из-за местного воспаления в ответ на активно растущих паразитов. Когда они предлагали голодным мухам цеце выбор между кровью мыши с более низкой и более высокой температурой, мухи предпочитали более тёплую кровь.

Основываясь на плотности паразитов, присутствующих как минимум неделю после первоначального укуса, и вызванных изменениях температуры, исследователи предположили, что незаражённые мухи цеце могут инфицироваться, принимая кровяную муку в этом месте. Они смогли проверить эту гипотезу и обнаружили, что мухи действительно могут подхватить значительное количество паразитов из ранее инокулированных мест. Однако, когда они проверили кишечник мух через 7 дней, им не удалось найти чётких доказательств установившейся инфекции в организме мухи-хозяина.

Авторы заключают, что их исследование «впервые детально документирует присутствие резидентной внутрикожной популяции трипаносом в месте укуса цеце, откуда происходит системное заражение хозяина». Они предполагают, что «эти паразиты могут играть роль раннего резервуара трипаносом в организме млекопитающего-хозяина и могут быть подхвачены переносчиком — мухой цеце». Они надеются, что «дальнейшее изучение основы фенотипа кожных резидентных трипаносом прольёт новый свет на процессы, лежащие в основе колонизации хозяина и раннего приобретения паразита переносчиком — мухой цеце».