Ученые считают, что они разрешили вопрос о том, как малярийный паразит остается в тени у инфицированных людей во время засушливого сезона в Африке, чтобы избежать внимания со стороны иммунной системы и вызвать вспышки болезни, когда дожди и комары вернутся. Эти знания могут открыть новые способы борьбы с болезнью, от которой только в 2019 году погибло 409000 человек, в основном дети.
Малярия вызывается не бактериями или вирусом, а одноклеточными простейшими под названием Plasmodium, паразитирующими на людях. Когда человека укусил инфицированный комар, несколько паразитов проникают в его печень. Они там размножаются, и, в конце концов, в новом обличье паразит вырывается из клеток печени и на этот раз ищет красные кровяные тельца.
Паразит проникает в клетку крови, размножается, а затем вырывается, чтобы заразить больше клеток. По мере его размножения в крови человек может страдать от симптомов малярии, включая жар, головную боль и озноб. Если комар укусит инфицированного человека, он может поглотить паразита, который размножается в кишечнике насекомого, и заразит любого, кого укусит комар следующим. Чем больше людей с паразитом в крови, тем больше комаров разносят малярию и передают ее другим людям.
Наиболее распространенная и тяжелая форма малярии вызывается видом Plasmodium falciparum. В районах, где малярия носит эндемический характер, у взрослых обычно развивается иммунитет до уровня, при котором они могут снизить численность паразитов и не страдать от симптомов.
"Паразит хитрый," сказал доктор. Ричард Томсон-Луке, паразитолог больницы Гейдельбергского университета, Германия. "Можно развить иммунитет, но нужно несколько раундов заражения." Однако у детей в возрасте до пяти лет иммунитет слабый или отсутствует, и на них приходится 67% всех смертей от малярии.
Сухой сезон
Малярия сильнее всего поражает Африку. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2019 году на континенте было зарегистрировано 94% случаев заболевания и смерти от малярии. В некоторых частях Африки заболевания и смерть от малярии происходят только в течение шести месяцев сезона дождей. В засушливое время года комаров мало, если они вообще есть, и нет новых инфекций или болезней. Но каким-то образом паразит продолжает жить.
Доктор. Сильвия Португалия, паразитолог из немецкого Института биологии инфекций им. Макса Планка в Берлине, изучает, что происходит в засушливый сезон, изучая образцы крови, взятые у детей в деревне в Мали. Это часть пятилетнего исследовательского проекта DrySeasonPf, посвященного изучению поведения Plasmodium falciparum в сухой сезон.
Доктор. Томсон-Луке, которая работала в своей лаборатории, отправилась в Мали во время засушливого сезона в марте 2018 года в рамках связанного проекта NotToKill-NotToDie. Это время, когда люди не страдают от симптомов малярии. "Люди не болеют в засушливый сезон, с января по май," Доктор. Томсон-Люк объяснил. "Только когда начинается дождь."
Липкий граббер
В условиях отсутствия комаров в сухой сезон паразиты должны жить в людях до шести месяцев. Это должно дать иммунной системе человека возможность устранить этого паразитического врага, например, путем фильтрации крови в селезенке, чтобы удалить любые деформированные клетки, инфицированные паразитом.
Чтобы расти внутри человека, паразит обычно сворачивается в красные кровяные тельца и выделяет белок, как липкий захват, который прикрепляет инфицированную клетку к стенкам кровеносных сосудов. Это позволяет паразиту размножаться и сопротивляться прохождению через селезенку, где он может быть удален.
Доктор. Португалия отметила, что количество паразитов в крови инфицированных детей снижается до низкого уровня в сухой сезон. Это кажется хорошей новостью, но ее лаборатория, включая доктора. Томсон-Луке сообщил, что паразит может использовать эту стратегию, чтобы оставаться в тени, когда нет комаров, которые могли бы передать его новым людям.
Хитрость паразита, похоже, заключается в том, чтобы в сухой сезон выскакивать разные захватчики, которые не так хорошо прилипают к стенкам кровеносных сосудов. Это позволяет отфильтровать больше паразитов селезенкой, что означает, что они остаются в кровообращении в течение более короткого периода времени и сохраняют низкое количество паразитов, что является одним из способов избежать внимания со стороны иммунной системы. "Иммунная система, кажется, не видит действительно небольшого количества паразитов. Это просто не беспокоит," Доктор. Португалия сказала.
У паразита Plasmodium около 5500 генов, что дает ему гораздо больше возможностей, чем, скажем, вирус при выборе белков для демонстрации тела. Это включает около 60 генов основного белка захвата, что означает 60 версий белка. Из-за этого организму сложнее распознать своего врага и выработать иммунитет к нему.
Колода карт
Доктор. Португалия подозревает, что паразит также использует эти 60 генов как колоду карт: он сначала извлекает свой самый липкий белок, что помогает его численности на начальном этапе, но как только иммунная система реагирует и блокирует это, он перемешивает десятки захватывающих белков, которые становятся все менее и менее липкими. Доктор. Проект Томсона-Лука сосредоточен на этих изменениях липкости инфицированных клеток крови, и вскоре он будет сообщать об этом в научной публикации.
В конце концов, в засушливый сезон паразит Plasmodium falciparum использует карту, которая попадает в зону наилучшего восприятия – белок, достаточно липкий, чтобы прилипать к кровеносным сосудам и позволять паразиту размножаться, но который позволяет отфильтровать большую часть потомства в селезенке. Таким образом, их количество остается низким, а иммунная система в основном игнорирует паразита.
Когда идут дожди, и комар вытягивает паразитов из зараженной крови, следующий человек получит форму паразита с палубой, сложенной так, чтобы он прочно прилегал к кровеносным сосудам и быстро размножался внутри нового хозяина. Если этому новому человеку меньше пяти лет, ребенок может серьезно заболеть и даже умереть.
По этой причине в Африке детям младшего возраста назначают защитные препараты во время сезона передачи инфекции. В этом есть смысл, поскольку они наиболее уязвимы для малярии.
Но доктор. Португалия задается вопросом, может ли быть полезным давать профилактические препараты детям старшего возраста и подросткам в засушливый сезон, когда число их паразитов невелико. "В сухой сезон у вас гораздо меньше инфицированных людей – от 15 до 25%," она объяснила. "Принимая во внимание, что во время сезона передачи вы можете заразить около 80% людей."
Это может быть возможностью вылечить детей и молодых людей, чтобы попытаться убить паразита в засушливый сезон. Затем, когда комары вернутся с дождями, сначала будет нижний резервуар паразита. Эта стратегия еще не доказана. Но он показывает, как, лучше понимая стратегии этого древнего человеческого врага, исследователи могут изобретать новые способы перехитрить паразита и избавиться от ужасного бремени малярии.