Команда исследователей из Университета Клемсона хочет защитить людей и других млекопитающих от изнурительных и даже смертельных последствий африканской сонной болезни.
Джеймс Моррис, профессор Клемсона кафедры генетики и биохимии Научного колледжа, сказал, что изучение причины болезни жизненно важно, потому что, хотя передача африканской сонной болезни мухами цеце изучается уже более 100 лет секрет успеха основного паразита остается в значительной степени загадкой.
«Есть ряд вопросов о том, как паразит растет и развивается на мухе, а затем передается человеку и другим млекопитающим», - сказал Моррис, который работает в Инновационном центре эукариотических патогенов Клемсона.
На сайте mSphere Американского общества микробиологии недавно была опубликована статья под названием «Передача сигналов глюкозы важна для адаптации питательных веществ во время дифференцировки плеоморфных африканских трипаносом». Основное внимание уделяется биологическим сигналам, которые «говорят» паразиту - африканской трипаносоме (Trypanosoma brucei) - менять этапы жизненного цикла по мере перемещения от хозяина к хозяину.
"Одна из ключевых вещей, которая происходит, заключается в том, что, когда паразит плавает в крови (млекопитающих), он воспринимает своих соседей и говорит: "О, нас много", и принимает другую форму. который готов превратиться в муху, если муха укусит этого человека», - сказал Моррис. «Та форма, которая готова к жизни в мухе, не растет - это не растущая форма - она действительно сидит там, ожидая, когда ее подхватит муха. Однако, как только она переходит в муху, она снова начинает расти. Он становится формой, которая может жить в мухе, и это форма стадии насекомого, или проциклическая форма."
Команда работала над тем, чтобы разгадать механизм, с помощью которого паразит знает, когда расти, а когда нет.
«Что было и остается загадкой, так это то, как паразит действительно узнает, где он находится», - сказал Моррис. «Оказывается, если вы возьмете форму, которая живет у мухи, и введете ее млекопитающему, она будет мгновенно уничтожена иммунной системой млекопитающего. Так что паразит действительно должен отлично распознавать окружающую среду».
Как следует из названия исследования, команда сосредоточилась на сахаре, или глюкозе, как на возможном признаке изменения образа жизни паразита.
«Мы всегда подозревали, что причиной был сахар, но это было трудно доказать», - сказал Моррис, поэтому команда рассмотрела возможность того, что паразит каким-то образом контролирует уровень глюкозы в окружающей среде.
"Мы подумали, не было бы интересно, если бы паразит следил за этим сахаром, чтобы знать, когда он превратился в муху, потому что, когда сахара много, паразит думает: "Я в млекопитающем, ", а когда сахара нет, паразит думает: "О, я в мухе", - сказал Моррис.«Мы обнаружили, что если вы возьмете паразитов и почти полностью удалите глюкозу, они все еще живы, что было: A, очень удивительно, потому что они так зависят от сахара; но B, они также быстро изменились в форму, которую может жить на лету."
Это открытие открывает возможности для лечения, которое может остановить вспышку потенциально смертельной африканской сонной болезни у людей.
«Это первый шаг к пониманию этого пути и попытке спутать паразита с наркотиками позже, - сказал Моррис, - чтобы, когда они будут в вашей крови, возможно, вы могли бы дать им лекарство и заставить их думать». 'о, нет никакой глюкозы вокруг, я должен стать стадией насекомого', и они будут убиты."
Yijian Qiu, который был докторантом в лаборатории Морриса, прежде чем стать постдокторантом в Университете Буффало, был ведущим автором статьи. Исследовательский центр Цю сосредоточен на взаимодействии организма и окружающей среды и взаимодействии между различными организмами.
«Вот почему мой докторский проект о том, как T. brucei взаимодействует с окружающей средой, показался мне таким увлекательным», - сказал Цю. «Я думаю, что самая захватывающая часть результатов заключается в том, что мы обнаружили, что глюкоза, наиболее распространенный источник энергии для большинства организмов, на самом деле может стать сигналом для развития клеток или ингибитором пролиферации на разных стадиях летального паразита. Мы обнаружил это в процессе решения давней дискуссии в области паразитов: играет ли глюкоза окружающей среды роль в дифференциации T. brucei во время его перемещения от хозяина-млекопитающего к насекомому-переносчику».
Хотя в последнее время не было вспышек африканской сонной болезни среди людей, Моррис сказал, что важно, чтобы ученые продолжали раскрывать секреты болезни.
В настоящее время я бы сказал, что на планете ежегодно регистрируется менее 10 000 случаев болезни, но, безусловно, в нашей жизни были эпидемические уровни этого вещества, и так оно приходит и уходит., - сказал он.
У людей и животных африканская сонная болезнь влечет за собой приступы лихорадки, головные боли, боли в суставах и зуд. В конечном итоге паразит может проникнуть в мозг, вызывая изменения поведения, спутанность сознания и нарушение координации. Он также может нарушить цикл сна, отсюда и его название. Без лечения сонная болезнь обычно приводит к летальному исходу.
Но в то время как число заболеваний в настоящее время не достигает эпидемического уровня у людей, то же самое не относится к другим млекопитающим.
«Проблема на самом деле в том, что у животных это не контролируется, и это имеет действительно катастрофические последствия для сельского хозяйства и тех занятий в странах Африки к югу от Сахары», - сказал Моррис..
Моррис работал над загадками, связанными с африканской сонной болезнью, в течение 26 лет, и он сказал, что многие вопросы до сих пор остаются без ответа.
"Мы хотим использовать это новое понимание", сказал Моррис. «Тогда возникает вопрос, как паразит измеряет уровень глюкозы, как он узнает, что она уходит? сахар где-то на его поверхности, где он может оценить, что там, как бы попробовать и сказать, хорошо, есть там сахар или нет. И все эти части сейчас отсутствуют.
«Я думаю, что у нас есть генетические инструменты, чтобы понять, как все это связано, - добавил он, - поэтому я думаю, что это следующий большой шаг».
Помимо Морриса и Кью, авторами были Джиллиан Миланес, Джессика Джонс, Руксана Нурай и Виджай Шанкар, все они были связаны с Клемсоном во время исследования и написания статьи. Моррис высоко оценил работу Нураи и Шанкара в Лаборатории геномики и вычислительной биологии Клемсона, без которой «у нас не было бы той глубины понимания, которую мы имеем».