Ако искате да контролирате паразитната си инфекция, времето, което ядете, може да е отговорът. Изследване, публикувано наскоро в PLoS Pathogens, установи, че времето от деня, в което се хранят домакините, определя времето на ежедневните дейности на техните паразити от малария.

Живеем в ритмичен свят, паразитите, които живеят в нас, също. Като хора ние следваме много повтаряем модел всеки ден: спи, работи, яде, повтаря. Повечето от нашите биологични процеси също следват ежедневни ритми. Това включва ритми в активността, телесна температура, прием на храна, метаболизъм, имунна функция и производство на урина, за да назовем само няколко. За да знаем какво да правим и кога да правим нещата всеки ден, ние вземаме сигнали от нашата среда, предимно слънцето, за да определим времето на нашите вътрешни часовници. Нуждаем се от тези „циркадни“ часовници за успешно оцеляване и размножаване, защото те ни позволяват да координираме нашите биологични процеси с ритми в нашата среда.

когато

Фигура 1: Изображение на Plasmodium chabaudi вътре в червените кръвни клетки.

Паразитите също живеят в ритмичен свят вътре в своите домакини, тъй като те са подложени на ежедневните ритми на своя домакин и няколко проучвания започнаха да откриват как ритмите на гостоприемника влияят върху паразитите (напр. Rijo-Ferreira et al. 2017). Нашата лаборатория публикува ново проучване, демонстриращо това времето от храненията на гостоприемника определя времето на ритмите в репликация от техните маларийни паразити.

Финансирането от HFSP беше фундаментална стъпка към изваждането на този проект от строя, който използва система от модели на гризачи, за да покаже, че когато времето за хранене на мишките се промени, паразитите, живеещи в тях, промениха времето за заразяване на червените кръвни клетки и претърпяване на митоза.

Алтернативно, паразитите могат да използват храненето на гостоприемника като знак за време, точно както ние използваме слънцето, за да определим ритмите си. Ако определени паразитни етапи по време на репликацията са по-податливи на ритмични имунни реакции в определени часове на деня, паразитите трябва да планират своя ритъм, за да избегнат най-вредните имунни атаки. Смята се обаче, че паразитите не организират своите ритми, но че домакините използват своите ритмични имунни отговори, за да генерират ритми у паразитите. Нашите експерименти отменят това схващане. Чрез измерване на гостоприемни цитокини по време на инфекции като маркер на имунния отговор на гостоприемника, успяхме да разкрием, че самите паразити генерират ритмичен имунен отговор. Това означава, че имунните ритми са продукт на времето на паразитите, а не причина за тяхното определяне. Защо храненето може да е важно за паразитните ритми? Проследихме наблюдението си и установихме, че повишаването на концентрацията на глюкоза в кръвта, свързано с времето на хранене, съвпада с времето, в което най-метаболитно активните паразитни форми присъстват в кръвта. Това предполага, че паразитите използват глюкозата като източник на храна и не могат да завършат развитието си без нея.

Разбирането на това, което движи времето на паразитните ритми е важно. Подобно на нас, паразитите получават реактивно закъснение, претърпявайки разходи в брой, когато времето на техните ритми се синхронизира с времето на техните домакини (O’Donnell et al. 2011). По този начин намесата в паразитните ритми разкрива възможности за намаляване на тежестта на инфекцията и предаването на нови гостоприемници. Нарушаването на връзката между храненето и времето на паразитите - може би чрез диетата на приемника или чрез лекарства, които манипулират биологичните пътища, участващи във времето, може да намали както тежестта, така и разпространението на маларийната инфекция.

Проучихме маларийните паразити, но ритмите имат значение и за други паразити, например при предаване на вектори (Hawking 1967) и установяване на инфекции при нови гостоприемници (Bellet et al. 2013; Shirasu-Hiza et al. 2007; Roden and Ingle 2009 ). С нарастващите съобщения за резистентност към лекарства и инсектициди, ловът е за нови лекове и нови начини за спиране на предаването. Знаейки как разликите във времето въздействат както върху паразитите, така и върху гостоприемниците, както и разбирането на биологичните механизми, контролиращи техните ритми, ще ни даде инструменти за по-добра справяне с много видове инфекции.

Текст от Ким Приор и Сара Рийс

Справка

Времето на хранене на гостоприемника задвижва ритми при репликация на паразити. 2018. Prior 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 Pathog, 14.: e1006900. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006900.

Други препратки

Циркадният часовник регулира отговора на гостоприемника на салмонела. 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.

24-часовата периодичност на микрофилариите: биологични механизми, отговорни за тяхното производство и контрол. 1967. Hawking F. Proc R Soc B, 169, 59-76.

Фитнес разходи за нарушаване на циркадните ритми при маларийни паразити. O’Donnell AJ, Schneider P, McWatters HG, Reece SE 2011. Proc R Soc B, 278, 2429-2436.

Метаболизмът на Trypanosoma brucei е под циркаден контрол. Rijo-Ferreira F, Pinto-Neves D, Barbosa-Morais NL, Takahashi JS, Figueiredo LM. 2017. Nat Microbiol, 13, 17032.

Ролята на светлината и циркадния часовник за определяне на резултата от взаимодействията между растенията и патогените. Roden LC, Ingle RA. Светлини, ритми, инфекция: 2009. Растителната клетка, 21., 2546-2552.