Éhes paraziták: amikor a gazdaszervezetek esznek, parazitáik is

Ha ellenőrizni akarja parazitafertőzését, akkor az elfogyasztott idő jelentheti a választ. A PLoS Pathogens által nemrégiben publikált kutatások azt találták, hogy a gazdaszervezetek által fogyasztott napszak meghatározza a malária parazitáik napi tevékenységének időzítését.

Ritmikus világban élünk, és a bennünk élő paraziták is. Emberként minden nap nagyon megismételhető mintát követünk: alszunk, dolgozunk, eszünk, ismételjük. Biológiai folyamataink többsége napi ritmust is követ. Ez magában foglalja az aktivitás ritmusát, a testhőmérsékletet, a táplálékfelvételt, az anyagcserét, az immunfunkciókat és a vizelettermelést, hogy csak néhányat említsünk. Annak érdekében, hogy tudjuk, mit kell tennünk, és mikor kell naponta tennünk a dolgokat, jeleket veszünk a környezetünkből, elsősorban a napból, hogy beállítsuk a belső óránk időzítését. Szükségünk van ezekre a „cirkadián” órákra a sikeres túléléshez és szaporodáshoz, mivel ezek lehetővé teszik számunkra, hogy koordináljuk biológiai folyamatainkat a környezetünk ritmusával.

amikor

1.ábra: Plasmodium chabaudi képe a vörösvérsejtekben.

A paraziták ritmikus világban is élnek házigazdáikban, mert a gazdájuk napi ritmusának vannak kitéve, és számos tanulmány kezdte felfedezni, hogy a gazda ritmusa hogyan befolyásolja a parazitákat (pl. Rijo-Ferreira et al. 2017). Laboratóriumunk egy új tanulmányt tett közzé, amely ezt bizonyítja az időzítés A fogadó étkezésének ideje meghatározza a ritmusok időzítését a malária parazitáik által replikálódva.

A HFSP finanszírozása alapvető lépés volt ennek a projektnek a talajra juttatásában, amely rágcsáló modellrendszerrel mutatta be, hogy amikor az egerek étkezési ideje megváltozott, a bennük élő paraziták megváltoztatták a vörösvértestek megfertőzésének és a mitózis átesésének időzítését.

Alternatív megoldásként a paraziták a gazdatáplálást használhatják környezeti időjelként, ahogyan a napot is használjuk ritmusaink időzítésére. Ha a replikáció során bizonyos parazita stádiumok bizonyos napszakokban hajlamosabbak a ritmikus immunválaszra, a parazitáknak ütemezésüket ütemezniük kell, hogy elkerüljék a legkárosabb immunrohamot. Úgy gondolják azonban, hogy a paraziták nem szervezik a ritmusukat, hanem hogy a gazdaszervezetek ritmikus immunválaszukat felhasználva ritmusokat generálnak a parazitákban. Kísérleteink megdöntik ezt a felfogást. A gazda citokinek fertőzések során történő mérésével, mint a gazda immunválaszának markere, képesek voltunk felfedni, hogy a paraziták maguk is ritmikus immunválaszt generálnak. Ez azt jelenti, hogy az immunritmus a paraziták időzítésének eredménye, nem pedig időzítésük oka. Miért lehet fontos az étkezés a parazita ritmus szempontjából? Utánajártunk megfigyelésünknek, és megállapítottuk, hogy az étkezési időkhöz kapcsolódó növekvő vércukor-koncentráció egybeesik azzal az idővel, amikor a metabolikusan a legaktívabb parazitaformák vannak jelen a vérben. Ez arra utal, hogy a paraziták a glükózt használják táplálékként, és anélkül nem tudják befejezni a fejlődésüket.

Fontos megérteni, mi vezérli a parazita ritmusok időzítését. Hozzánk hasonlóan a paraziták is jet lag-ot kapnak, számukban költségeket szenvednek, amikor ritmusaik időzítése nincs szinkronban a házigazdáik időzítésével (O’Donnell et al. 2011). Így a parazita ritmusokba való beavatkozás lehetőségeket tár fel a fertőzés súlyosságának csökkentése és az új gazdaszervezetekbe történő átvitel szempontjából. Az evés és a parazita időzítésének kapcsolatának megbontása - esetleg a fogadó étrendje vagy az időmegőrzésben részt vevő biológiai utakat manipuláló gyógyszerek révén - csökkentheti a malária fertőzés súlyosságát és terjedését.

Tanulmányoztuk a malária parazitákat, de a ritmusok számítanak más parazitákra is, például a vektorokba történő átvitelben (Hawking 1967) és a fertőzések megállapításában új gazdanövényekben (Bellet et al. 2013; Shirasu-Hiza et al. 2007; Roden és Ingle 2009 ). A kábítószer- és rovarirtószerekkel szembeni rezisztencia egyre növekvő száma miatt új gyógymódokra és új módszerekre van szükség. Annak ismerete, hogy az időzítésbeli különbségek milyen hatással vannak a parazitákra és a gazdaszervezetekre, valamint a ritmusukat szabályozó biológiai mechanizmusok megértése, megadja azokat az eszközöket, amelyek jobban képesek vagyunk kezelni a fertőzések sok típusát.

Kim Prior és Sarah Reece szövege

Referencia

A gazdatáplálás időzítése vezérli a ritmust a parazita replikációjában. 2018. Korábbi KF, van der Veen DR, O’Donnell AJ, Cumnock K, Schneider D, Pain A, Subudhi A, Ramaprasad A, Savill NJ, Rund SSC, Reece SE. PLoS kórokozó, 14: e1006900. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006900.

Egyéb hivatkozások

A cirkadián óra szabályozza a gazda reakcióját a szalmonellára. Bellet MM, Deriu E, Lui JZ, Grimaldi B, Blaschitz C, Zeller M, Edwards RA, Sahar S, Dandekar S, Baldi P, George MD, Raffatellu M, Sassone-Corsi P. 2013. PNAS, 110, 9897-9902.

A mikrofiláriák 24 órás periodicitása: biológiai mechanizmusok felelősek a termeléséért és az ellenőrzéséért. 1967. Hawking F. Proc R Soc B, 169, 59-76.

A cirkadián ritmus megzavarásának fitnesz költségei a malária parazitákban. O’Donnell AJ, Schneider P, McWatters HG, Reece SE 2011. Proc R Soc B, 278, 2429-2436.

A Trypanosoma brucei metabolizmusa cirkadián kontroll alatt áll. Rijo-Ferreira F, Pinto-Neves D, Barbosa-Morais NL, Takahashi JS, Figueiredo LM. 2017. Nat Microbiol, 13., 17032.

A fény és a cirkadián óra szerepe a növény-patogén kölcsönhatások kimenetelének meghatározásában. Roden LC, Ingle RA. Fények, ritmusok, fertőzés: 2009. A növényi sejt, 21, 2546-2552.