Из двух видов паразитов Plasmodium, обычно инфицирующих людей, P. vivax растет исключительно в незрелых красных кровяных тельцах, называемых ретикулоцитами. п. falciparum может инфицировать ретикулоциты, но он растет в основном в зрелых красных кровяных тельцах (называемых эритроцитами), которые составляют 99% эритроцитов в циркуляции. Исследование, опубликованное 4 июня в журнале PLOS Pathogens, показывает, что различные метаболические состояния этих человеческих клеток-хозяев обеспечивают разные условия роста для соответствующих паразитов, и предупреждают, что, как следствие, лекарства, действующие против одного вида Plasmodium, могут оказаться неэффективными против другой.
После рождения в костном мозге красные кровяные тельца претерпевают ряд изменений, превращаясь в узкоспециализированные переносчики кислорода. Они изгоняют свое ядро (с его содержанием ДНК) до того, как попадают в кровь в виде ретикулоцитов. По мере созревания они также избавляются от многих других своих органелл, пока они не превращаются в дискообразные клетки, наполненные гемоглобином, красным белком (который придает цвет крови), предназначенным для переноса кислорода.
Чтобы выяснить, предлагают ли два класса эритроцитов хозяина разные ресурсы для выживания паразитов и могут ли эти ресурсы повлиять на эффективность противомалярийных препаратов, Энди Уотерс из Центра молекулярной паразитологии Wellcome Trust при Университете Глазго, Великобритания, и его коллеги из Глазго и Мельбурн, Австралия, провели всесторонний биохимический анализ метаболитов, присутствующих в ретикулоцитах, с одной стороны, и в зрелых эритроцитах, с другой.
Они обнаружили, что ретикулоциты содержат повышенные уровни многих метаболитов, которые потенциально могут быть удалены вторгающимися и растущими малярийными паразитами. Они также увидели заметное совпадение метаболических путей, наблюдаемых в ретикулоцитах, и тех, которые были предсказаны у паразитов. Такие общие пути могут быть уникальными для Plasmodium во время его роста в ретикулоцитах, хотя они необходимы – и, следовательно, являются хорошей лекарственной мишенью – для роста эритроцитов.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи использовали генетические инструменты, чтобы нарушить некоторые перекрывающиеся пути в P. berghei, вызывающий малярию у мышей, и, как и P. vivax, имеет сильное предпочтение к росту ретикулоцитов хозяина. Они обнаружили, что действительно такой мутант P. berghei могут расти в ретикулоцитах мышей (используя продукты метаболизма хозяина).
Более того, когда исследователи сравнили чувствительность к лекарству, которое, как известно, воздействует на один из перекрывающихся путей в эксперименте в пробирке, они обнаружили, что P. berghei был значительно менее чувствителен к препарату, чем P. falciparum, предположительно потому, что первый был способен удалять метаболиты из среды их ретикулоцитов-хозяев, тогда как такие внешние источники не были доступны в клетках-хозяевах эритроцитов, в которые вторгается P. falciparum.
Их данные, по словам исследователей, показывают, что ретикулоциты обеспечивают высокообогащенную среду клетки-хозяина для паразитов Plasmodium. Они предполагают, что "доступность метаболома ретикулоцитов может снижать или блокировать эффективность противомалярийных препаратов, нацеленных на метаболизм паразитов. Кроме того, резидентный ретикулоцит P. falciparum, может обладать аналогичной защитой, что может привести к повторному появлению инфекций."