Эта информация многих шокирует.

Речь идет о паразитах, живущих в недрах человеческого организма и об их губительном влиянии на здоровье и самочувствие.

По мировой статистике, Ваш шанс заразится паразитами – 8-9 из 10. Не исключено, что Вы ничего не подозревающая жертва паразитической эпидемии.
Эта эпидемия не знает географических, экономических и возрастных границ.

Что такое паразит?
Паразит – это организм, живущий за счет своего хозяина – то есть нас с вами. Он питается нашими клетками, энергией, пищей, которую мы потребляем, отравляя организм хозяина продуктами своей жизнедеятельности.

В организме человека может обитать более 100 видов паразитов – от микроскопических, до глистов, длиной в несколько метров.

Вопреки широко распространенному заблуждению, паразиты живут не только в кишечнике – их можно обнаружить в любой части нашего организма: в легких, печени, мышцах, суставах, мозгу, крови, коже и даже в глазах!

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает, что до 80% заболеваний либо вызываются паразитами напрямую, либо есть следствие их жизнедеятельности в организме.

Паразиты вызывают аллергизацию, снижают сопротивляемость инфекционным заболеваниям, создают предрасположенность к хроническим заболеваниям, ухудшают результаты вакцинации.

Домашние животные являются естественными носителями большого числа паразитов, некоторыми они заражают людей.

Наиболее опасны глистные инвазии для здоровья ребенка. Детский организм более чувствителен к любым неблагоприятным воздействиям внешней среды, а гельминтоз, долгое время скрываясь под масками различных болезненных состояний, нарушает процессы обмена веществ, вызывает длительную интоксикацию в организме, замедляет умственное и физическое развитие ребенка.

Как вы можете заразиться?
Поедая зараженные продукты, употребляя, особенно во время путешествия, сырую воду, при контактах с животными или загрязненными ими предметами окружающей среды, при укусах кровососущих насекомых.

Например, около 70% населения заражено мельчайшими паразитами – токсоплазмами. Это внутриклеточные паразиты, обитающие в мышцах, лимфатических узлах, головном мозге, глазах, внутренних органах. Заражение происходит от кошек, собак, при употреблении недоваренного, недожаренного мяса.

При беременности возможно заражение будущего ребенка, так как токсоплазмы проникают через плаценту.

Когда Вы видите изображение разных, часто невероятно длинных (несколько метров) паразитов, возникает вопрос: как такое чудовище может жить в нашем организме, а мы об этом даже не подозреваем? Ответ прост: цель паразита – выждать, а значит, скрыть от хозяина свое присутствие.

Паразиты великолепно приспособлены к существованию в организме хозяина, можно сказать – они «умные» и «хитрые». Конечно это ум не того порядка, что у человека, но они умны своей способностью к выживанию и размножению.

Человек, прислушивающийся к своему организму, может заподозрить существование в нем паразитов.

Частые заболевания, простуды, сыпи, боли, запоры, усталость без видимых причин – этот список неприятностей, причиняемых паразитами, бесконечен.
Традиционно присутствие паразитов в кишечнике определяется с помощью анализа кала – нахождение в нем яиц глистов, цист, лямблий, амеб и т. д.
Личиночные стадии глистов (эхинококк, трихинеллы, токсокарозы) можно выявить только исследуя кровь на антитела.

Кроме макропаразитов (глистов) человека атакуют полчища микроорганизмов – токсоплазмы, лямблии, трихомонады, амебы.

Как предотвратить заражение.
Соблюдать элементарные правили гигиены: мойте руки перед едой, не приобретайте продукты питания на стихийных рынках, подвергайте их необходимой термической обработке. Следите, чтобы дети не брали пальцы в рот и не тащили в рот различные грязные предметы.
Правила нехитрые и известны всем. Другое дело – насколько мы их соблюдаем.

Врач высшей категории, инфекционист Титовский Станислав Павлович.

Токсоплазмоз связали с повышенной вероятностью заражения коронавирусом — Наука

ТАСС, 17 мая. Чешский исследователь выяснил, что заражение одноклеточным паразитом токсоплазмой примерно в 1,5 раза повышает вероятность заполучить коронавирусную инфекцию. Собранные данные и выводы ученый опубликовал на medRxiv.

«Учитывая его высокую распространенность, токсоплазмоз может серьезно влиять на характер развития эпидемии COVID-19. Эти паразиты сейчас не рассматриваются в качестве одного из факторов риска, способствующих распространению коронавируса, и их носители не знают о том, что они подвергаются подобной опасности, а программы вакцинации не учитывают эту уязвимость»,  – отметил Ярослав Флегр, профессор Карлова университета.

Токсоплазма — это внутриклеточный паразит, который обычно обитает в кишечнике домашних кошек. Он способен проникать не только в организм этих домашних питомцев, но и мышей, людей и многих других животных. Широкая распространенность этого патогена среди питомцев и их хозяев заставила ученых обратить на него внимание в последние годы.

Эти исследования указали на то, что токсоплазма меняет поведение ее промежуточного носителя, вызывая необратимые изменения в работе его мозга. В частности, эти паразиты заставляют мышей и шимпанзе не бояться вида и запаха кошек и леопардов, а люди, зараженные токсоплазмой, становятся более склонными к риску, шизофрении, нерациональным поступкам и необъяснимым приступам ярости. Вдобавок попадание токсоплазмы в организм беременной женщины в некоторых случаях приводит к развитию выкидышей и дефектов развития плода.

Новый фактор риска

Профессор Флегр заинтересовался тем, как заражение токсоплазмой и взаимодействия паразита с иммунной системой могут влиять на подверженность его носителей коронавирусной инфекции. Для ответа на этот вопрос он заручился поддержкой свыше почти 4,5 тыс. жителей Чехии, среди которых было 786 носителей токсоплазмы.

Значительная часть добровольцев заразилась SARS-CoV-2 за последние полгода, что позволило чешскому исследователю детально изучить то, какие факторы риска, в том числе и токсоплазмоз, влияли на вероятность заполучить COVID-19. Как оказалось, присутствие паразита в организме значительно повышало эту вероятность.

В соответствии с расчетами профессора Флегра, токсоплазмоз примерно в 1,5 раза повышал шансы заражения SARS-CoV-2, что делало его более серьезным фактором риска, чем вторая группы крови или наличие астмы. Аналогичным образом, присутствие паразита в организме значительно повышало риск развития тяжелых форм COVID-19.

При этом токсоплазмоз по-разному влиял на уязвимость женщин и мужчин к коронавирусной инфекции. Зараженные им мужчины примерно вдвое чаще заполучали SARS-CoV-2, тогда как для женщин этот показатель увеличивался в 1,4 раза. Как предполагает профессор Флегр, что существование подобной связи между паразитом и COVID-19 связано с тем, что токсоплазма подавляет иммунитет ее носителей.

Все это, как считает чешский исследователь, говорит в пользу того, что факт присутствия токсплазмоза в организме человека следует учитывать при разработке стратегий массовой вакцинации населения и выработке ограничительных мер, сдерживающих распространение коронавируса.

Следует добавить, что статью ученых не рецензировали независимые эксперты и не проверяли редакторы научных журналов, как это обычно бывает в подобных случаях. Поэтому к выводам из нее и аналогичных статей нужно относиться осторожно.

Неклеточные формы жизни, являющиеся внутриклеточными паразитами это 1) грибы 2)вирусы

почему у людей появляются попыломы (родинка)помогите пожалуйста по биологии​

С какого года Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха? *2 баллаа)1854б)1830в)1890​

Избыточное количество углеводов в организме приводит к:  а) их превращению в белки б) отравлению организма в) их превращению в жиры​

что такое Аллельное исключение? * 2 балла а)отсутствие или инактивация одного из пары генов б)чистоту генов в)малое количество хромосом​

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА КТО ДЕЛАЛ Какие из элементов содержания, проверяемых на ЕГЭ (из кодификатора ФИПИ по биологии за 2020 г.), помимо КЭС 2.7, учителю … целесообразно отработать с обучающимися на лабораторных работах по митозу и мейозу? Выберите три правильных ответа. КЭС 4.4 «Распознавание (на рисунках) органов растений» КЭС 3.8. «Методы выведения новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Значение генетики для селекции» КЭС 7.3 «Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ – основа устойчивого развития экосистем» КЭС 4.5 «Многообразие растений. Основные отделы растений» КЭС 3.3 «Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов» КЭС 4.2 «Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека»

Цифровой микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты: 1 в проходящем свете 2 в отраженном свете 3 в инфракрасном … свете 4 в ультрафиолетовом свете помогите пожалуйста

Оптический микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты на микропрепаратах: 1 в проходящем свете 2 в отраженном св … ете 3 в инфракрасном свете 4 в ультрафиолетовом свете

В лабораторной работе, посвященной тургору у растений, ученикам следует выбрать одно из следующих описаний этого биологического явления. Какое именно? … 1 разновидность осмотического давления 2 результат действия сосущих сил 3 напряженное состояние клеточной оболочки 4 измеряемый уровень осмотического давления

АНАТОМИЯ НА ПАЛЬЦАХ КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ!!! СРОЧНО!!!

Нарисуй 7 желтых квадратов. (раскрась их) Ниже нарисуй на 3 синих кружка меньше. Покажи двумя способами, как мы можем сделать Одинаковое количество пр … едметов.​срочно только правильный ответ дам 50 балов срочно

Ученые обнаружили у новосибирцев новый для России вид клещевого риккетсиоза и описали его симптомы

Сотрудники лаборатории терапевтических белков и антител САЕ «Синтетическая биология» НГУ проанализировали образцы крови и ликвора пациентов, госпитализированных в инфекционную больницу города Новосибирска после присасывания клещей. У пациентов с нетипичными симптомами обнаружили ДНК риккетсий, относящихся к виду Rickettsia raoultii.

Сотрудники лаборатории терапевтических белков и антител САЕ «Синтетическая биология» НГУ проанализировали образцы крови и ликвора пациентов, госпитализированных в инфекционную больницу города Новосибирска после присасывания клещей. У пациентов с нетипичными симптомами обнаружили ДНК риккетсий, относящихся к виду Rickettsia raoultii.

Результаты исследования опубликованы в научной статье «Detection of causative agents of tick-borne rickettsioses in Western Siberia, Russia: identification of Rickettsia raoultii and Rickettsia sibirica DNA in clinical samples», которая вышла в журнале «Clinical Microbiology and Infection».

При укусе клещи могут передавать человеку возбудители ряда заболеваний, в том числе и риккетсий — возбудителей клещевых риккетсиозов. До недавнего времени считалось, что на территории Западной Сибири единственным распространенным клещевым риккетсиозом является сибирский клещевой тиф, этиологическим агентом которого является Rickettsia sibirica. Однако в 2014 году на Алтае был отмечен случай риккетсиоза, вызванный видом Rickettsia heilongjiangensis, являющимся возбудителем дальневосточного клещевого риккетсиоза.

Новосибирские ученые в 2016 году провели исследование пациентов, попавших в инфекционную больницу после укусов клещей. В 2017 году результаты исследований легли в основу научной работы. У семи пациентов был выявлен возбудитель клещевого сыпного тифа и у трех пациентов была обнаружена ДНК риккетсий вида Rickettsia raoultii. Этот вид риккетсий широко распространен в клещах в азиатской части России, однако в образцах пациентов на территории России он был выявлен впервые.

В клещах риккетсии вида Rickettsia raoultii выявляют с 1999 года, и впервые они выявлены на территории России. До недавнего времени этот вид считался непатогенным. В 2012 году эти риккетсии были обнаружены у пациентов в Китае. Есть данные о возможной причастности этих риккетсий к заболеваниям у людей в Европе.

К сожалению, в большинстве случаев клещевых риккетсиозов не проводится определение вида риккетсий, вызвавших заболевание. Определить вид патогена можно при использовании ПЦР с последующим секвенированием. А в больницах диагноз риккетсиоз чаще всего ставится на основе клинических проявлений, поскольку большинство клещевых риккетсиозов имеют характерную симптоматику. Вполне возможно, что данный клещевой риккетсиоз и раньше существовал на территории области, просто из-за нетипичной симптоматики его не выявляли. Более того, возможно, что распространение данного клещевого риккетсиоза не ограничивается Новосибирской областью. В этом году мы выявили R. raoultii у пациента, которого клещ укусил на Алтае, — рассказала сотрудник лаборатории терапевтических белков и антител и инженер лаборатории молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН Яна Иголкина.

Она отметила, что риккетсиоз, вызванный Rickettsia raoultii, протекал мягче, чем сибирский клещевой тиф: у пациентов наблюдалось лишь небольшое повышение температуры (до 37,7oС), у одного пациента отмечался кратковременный менингеальный синдром. Поскольку у пациентов не наблюдалось таких типичных для клещевых риккетсиозов симптомов, как сыпь и первичный аффект, диагноз клещевой риккетсиоз им поставлен не был. Все пациенты, у которых была обнаружена ДНК риккетсий, получили курс антибиотиков и выздоровели.

Поскольку риккетсиозы, вызванные Rickettsia raoultii, могут протекать без выраженных симптомов, число случаев заболеваний, вызванных этим возбудителем, может быть значительно больше. В связи с этим при наличии у пациентов нетипичной симптоматики после укусов клещами, по мнению ученых, следует проверять их на наличие риккетсиозной инфекции.

В этом году мы продолжили исследование пациентов и нашли еще несколько случаев инфекций, вызванных Rickettsia raoultii. (Это еще неопубликованные денные, поэтому пока точных данных нет). Ученые сейчас пытаются подтвердить, что Rickettsia raoultii является возбудителем клещевого риккетсиоза у людей в Новосибирской области, а также изучить клинические проявления заболевания и его распространение на территории Сибири, — резюмировала Яна Иголкина.

Справка: Клещевые риккетсиозы представляют собой острые инфекционные заболевания, заражение которыми происходит трансмиссивным путем, то есть через укусы клещей, содержащих в себе возбудителя болезни. Возбудителем болезни считаются облигатные внутриклеточные паразиты риккетсии (Rickettsia), занимающие промежуточное положение между бактериями и вирусами, относящиеся к биологической группе КПЛ (клещевой пятнистой лихорадки). Риккетсии длительное время могут находиться и передаваться по наследству в основных распространителях инфекции — иксодовых клещах, которые относятся к трем родам: Haemaphysalis, Dermacentor, Hyalomma. Носителями инфекции могут также являться сельскохозяйственные и дикие копытные животные, мелкие грызуны.

Пироплазмоз

Пироплазмоз (бабезиоз) – паразитарное заболевание собак, вызванное разрушением эритроцитов внутриклеточными паразитами простейшими — пироплазмами и бабезиями, эти паразиты очень схожи и вызываемые заболевания протекают и лечатся одинаково, поэтому они идентичны.

Пироплазмы переносятся клещами, которые очень распространены в природе – полях, лесах, встречаются они и в городских парках, дворах домов, на обочинах дорог. В России клещи встречаются повсеместно. Нападают клещи на теплокровных животных обычно в теплое время года, с момента оттаивания снега и в общем – то, до глубокой осени, пик активности в окружающей среде клещей приходится на май месяц. Зараженные клещи впиваясь в кожу животного впрыскивают со слюной паразитов пироплазм (бабезий) в кровь собаки. Насасываясь крови, клещ отваливается, конечно не все они заражены внутриклеточными паразитами. Для других животных и человека пироплазмоз собак не опасен и при укусе клеща -переносчика заражения не вызывает (но не стоит забывать, что клещи переносят множество других заболеваний, в том числе опасных для человека).

После укуса клеща пироплазмоз развивается через 1-10 дней, но может проявиться и через 1 месяц. Признаки пироплазмоза – в первые сутки развития болезни — резко повышается температура тела у собаки до 41-42 градусов Цельсия, затем температура снижается и может упасть ниже нормы – до 36-35 градусов. Характерный признак появляется на 1-2 сутки заболевания — это появление крови в моче, отчего моча приобретает красноватый или коричневатый оттенок, затем этот признак пропадает. Собака становится вялой, малоподвижной. Иногда волочит задние лапы из-за их слабости, теряет частично или полностью аппетит, много пьет. Слизистые оболочки глаз, ротовой полости становятся бледными и очень быстро появляется их желтушность, так же желтеют ушные раковины, белки глаз, и светлые участки кожи собаки. Через несколько дней может появляется рвота с желчью, собака резко слабеет. Могут встречаться и менее выраженные признаки при хронической форме болезни – это бледность слизистых оболочек и кожи, плохой аппетит и вялость собаки.
Для постановки диагноза ветеринарному врачу бывает достаточно признаков, которые рассказывает владелец собаки. Для подтверждения проводят анализ крови, под микроскопом в эритроцитах очень хорошо видны внутриклеточные паразиты –пироплазмы и бабезии. Самопроизвольно заболевание не излечивается. Обычно развитие болезни протекает очень быстро до 7-10 дней, необратимые изменения могут возникнуть и через 3 дня после появления признаков пироплазмоза.

Лечение пироплазмоза происходит с помощью инъекций специальных препаратов (азидин, беренил и др.), которые убивают пироплазм в организме собаки. Бывает достаточно 1 инъекции, в некоторых случаях препарат ставят повторно. Эти препараты очень токсичны и при передозировке могут вызвать паралич мышц у собаки или нарушение мозговой деятельности, поэтому назначить и применить их может только врач. Кроме того, если уже развились токсические явления обязательно проводится дополнительное лечение для поддержания работы печени, сердца, для снятия интоксикации, обычно это внутривенные инъекции 1-2 раза в сутки в течение нескольких дней, интенсивность лечения зависит от тяжести болезни.

Профилактика пироплазмоза – это защита животных от нападения клещей – это всевозможные противоклещевые ошейники, капли, спреи, которые свободно можно купить в ветеринарных аптеках. Их желательно использовать в течении всего теплого периода года, так же их можно сочетать. Существует так называемая вакцина против пироплазмоза, с помощью инъекции в организм собаки вводится препарат, который циркулируя в крови некоторое время не дает размножаться пироплазмам в эритроцитах. Нет 100 % защиты собак от нападения клещей и заражения пироплазмозом, поэтому важна бдительность хозяина и своевременное обращение к ветеринару, если появились признаки, характерные для пироплазмоза.

Внутриклеточный паразит — обзор

2.4 Перспективы использования активаторов РНКи для противодействия вирусным инфекциям

Как внутриклеточные паразиты, вирусы полностью зависят от факторов хозяина и внутриклеточного механизма трансляции для своего распространения. Следовательно, использование РНКи для подавления экспрессии вирусных генов и факторов хозяина потенциально является полезным методом лечения вирусных инфекций. Хотя подход многообещающий, стратегии подавления должны быть адаптированы к конкретным характеристикам конкретных вирусных инфекций.Тропизм вирусной ткани, острая или хроническая инфекция, и легкость доставки эффекторов РНКи в инфицированные ткани — все это необходимо учитывать при разработке стратегии подавления гена. Местное введение синтетических миРНК предпочтительнее, если участки инфекции легко доступны, как, например, в случае инфекции, вызванной острым респираторно-синцитиальным вирусом (RSV). Противовирусные миРНК, доставленные в инфицированную респираторную эпителиальную ткань после ингаляции распыленных составов, содержащих миРНК, вызвали более низкую вирусную нагрузку и уменьшение выделения вируса [145, 146], что обнадеживает для лечения инфекции у детей и пациентов с ослабленным иммунитетом.В отличие от RSV, лечение устойчивых инфекций, возникающих в тканях, которые не являются легко доступными для доставки эффекторов РНКи, является более сложным. Например, для достижения устойчивого сайленсинга вирусных генов, необходимого для лечения хронической инфекции, вызванной HBV, требуется доставка активаторов РНКи с помощью высокоэффективных гепатотропных векторов после их системного введения.

Скорость репликации среди разных видов вирусов значительно различается, и этот фактор, вероятно, также влияет на эффективность противовирусных препаратов на основе РНКи.Однако трудно определить точную роль скорости репликации вируса в успехе или неудаче методов лечения на основе РНКи-кандидатов. Высокая скорость репликации вируса с повышенной транскрипцией вирусных генов может подавить эффекты молчания генов. С другой стороны, покой вирусной репликации с низкой транскрипцией мишеней РНКи может ограничивать эффективность подавления вирусного гена на основе РНКи. Репликация вируса сама по себе также вряд ли может быть фактором, влияющим на эффективность противовирусной эффективности на основе РНКи.Иммунный ответ хозяина, совместное введение противовирусных препаратов, эффективность активаторов РНКи, продолжительность эффектов подавления и эффективность доставки, вероятно, влияют на эффективность потенциально терапевтических активаторов РНКи. Тем не менее, наблюдение, что синтетические активаторы РНКи могут быть использованы для защиты приматов от геморрагической лихорадки, вызываемой вирусом Эбола [147] и вирусом Марбург [148], предполагает, что подавление гена может использоваться для противодействия вирусам с высокой репликацией.

Накопление мутаций вирусного гена-мишени — еще один важный фактор, который может влиять на эффективность подавления экспрессии вирусного гена на основе РНКи.Склонность к ошибкам некоторых вирусных РНК-полимераз и обратных транскриптаз может привести к включению мутаций во время репликации вируса. В сочетании с быстрой репликацией вируса и гибкостью вирусного генома может происходить отбор мутантов, устойчивых к эффектам молчания. Мутации, которые преодолевают эффекты сайленсинга, могут быть результатом изменений вирусного сайта-мишени, изменений вторичной структуры РНК, которые уменьшают доступность сайта-мишени, и увеличения скорости репликации вируса [149].Были использованы два основных подхода, основанных на РНКи, для ограничения ускользания вируса: одновременное нацеливание на несколько мишеней с использованием комбинаторных методов и подавление факторов хозяина. Принцип, лежащий в основе комбинаторных процедур, аналогичен принципу использования комбинированной антиретровирусной терапии (АРТ) для лечения инфекции ВИЧ-1. То есть способность вируса избегать эффектов подавления множественных активаторов РНКи, которые одновременно нацелены на разные вирусные последовательности, должна быть ниже, чем при использовании сайленсеров одного гена.Эффективность подхода во многом зависит от пластичности вирусного генома, на который нацелена. Например, вирус гепатита С и ВИЧ-1 имеют очень пластичные геномы. Для ВИЧ-1 было подсчитано, что четыре активатора РНКи необходимы для предотвращения появления мутантов, ускользающих от вируса, и соответственно были разработаны мультимерные активаторы РНКи, нацеленные на вирус [142, 143, 150]. Однако геном HBV очень компактен, и мутации плохо переносятся без нарушения репликационной способности вируса.Следовательно, для предотвращения ускользания HBV потребуется меньше отдельных компонентов сайленсинга генов. Подавление функции фактора хозяина как метод предотвращения ускользания вируса основано на представлении о том, что вирусы вряд ли разовьют мутации, которые позволили бы им обойти зависимость от важного фактора хозяина. Использование миравирсена, хотя и не активатора РНКи, а антисмысловой молекулы, для противодействия функции miR-122 является интересным примером ингибирования факторов хозяина для терапевтического использования [64]. miR-122 необходим для репликации ВГС, и ее функциональное ингибирование миравирсеном находится на продвинутой стадии клинических испытаний.Конечно, факторы хозяина могут иметь важные клеточные функции; следовательно, их подавление может вызвать токсичность. Таким образом, использование сайленсинга фактора хозяина для лечения вирусных инфекций требует тщательно контролируемого сайленсинга и соответствующего отбора мишеней.

Несмотря на быстрые и впечатляющие успехи в использовании РНКи против вирусных инфекций, успешное внедрение в качестве терапии для широкого клинического применения является трудным. Проблемы с эффективной и безопасной доставкой, непредсказуемой фармакокинетикой, иммунологическими эффектами, токсичностью, длительностью подавления и в некоторых случаях неуверенностью в механизмах действия еще предстоит преодолеть.Проблемы, стоящие перед внедрением терапии на основе РНКи для конкретных вирусных инфекций, обсуждаются более подробно в последующих главах. Поскольку многие проблемы вирусной терапии на основе РНКи не относятся к этой области, успехи в смежных темах фундаментальной и прикладной молекулярной биологии, вероятно, будут полезны для подавления антивирусных генов.

Выживаемость простейших внутриклеточных паразитов в клетках-хозяевах

Реферат

Наиболее распространенные болезни человека вызываются патогенами.Некоторые из этих микроорганизмов разработали эффективные способы использования молекул-хозяев, а также молекулярные пути для обеспечения их выживания, дифференцировки и репликации в клетках-хозяевах. Хотя вклад клетки-хозяина в развитие многих внутриклеточных патогенов (особенно вирусов и бактерий) был однозначно установлен, изучение потребностей клетки-хозяина в течение жизненного цикла простейших паразитов все еще находится в зачаточном состоянии. В этом обзоре мы стремимся дать некоторое представление о манипуляции клеткой-хозяином со стороны паразитов путем обсуждения препятствий, с которыми последние сталкиваются во время инфекции.

Ключевые слова: клетка-хозяин, инфекция, внутриклеточный паразит

Введение

После попадания в хозяина внутриклеточные патогены должны распознавать и использовать ресурсы клетки-хозяина для собственной выгоды. Хотя это может показаться очевидным, важность детального понимания среды клетки-хозяина только недавно была общепризнана в области исследований паразитологии. Степень манипулирования функцией хозяина простейшими паразитами можно увидеть, например, в неконтролируемой пролиферации клеток, инфицированных Theileria (Dobbelaere & Kuenzi, 2004), и в анализе микроматрицы инфицированных Toxoplasma клеток. клетка по сравнению с неинфицированной клеткой, что выявило важные различия в нескольких регуляторных и биосинтетических активностях (Blader et al , 2001).Следовательно, состав клетки-хозяина больше не следует рассматривать как «черный ящик»; скорее, его следует рассматривать как идеальную «среду» молекулярных взаимодействий, в которой паразит стремится к успеху.

Достижение и проникновение в клетку-хозяин

Чтобы заразить хозяина, паразиты должны достичь и распознать свою конкретную клетку-мишень, поскольку большинство заражает только один или несколько типов клеток своего хозяина. Например, в типе Apicomplexa Plasmodium проникает в гепатоциты и эритроциты, тогда как Theileria и Babesia spp.заражают лейкоциты. Toxoplasma spp. являются исключением, поскольку они могут выжить во всех типах ядерных клеток, что означает, что они распознают молекулы-мишени, которые присутствуют во всех клетках, и / или разработали множество избыточных механизмов заражения.

При передаче плазмодия анофелиновыми комарами спорозоиты (стадия, вызванная укусом комара) быстро достигают печени. Оказавшись там, они пересекают несколько клеток, разрушая их плазматические мембраны, прежде чем они, наконец, вторгаются в свою клетку-мишень посредством образования вакуоли (Mota et al , 2001).Миграция спорозоитов Plasmodium через разные клетки до заражения может быть примером того, как паразит ищет нужную клетку-мишень. Миграция также наблюдалась во время стадий спорозоитов и оокинетов (стадия, которая проходит через кишечник комара после оплодотворения) других паразитов апикомплексного типа, таких как Toxoplasma и Eimeria , хотя на стадиях мерозоитов и тахизоитов миграции не наблюдалось ( вторая и третья инвазивные стадии у позвоночного-хозяина; Mota & Rodriguez, 2001).Следовательно, стадии спорозоитов и оокинет представляют собой инвазивные формы, которые сталкиваются и должны преодолевать клеточные барьеры хозяина, чтобы достичь своих мест репликации. Недавно мутантные паразиты Plasmodium были созданы путем нарушения гена, который кодирует белок микронемы спорозоитов, необходимый для прохождения клетки (спектр ). Хотя мутанты spect не могут мигрировать через клетки и не являются инфекционными in vivo , они все же способны инфицировать гепатоциты in vitro (Ishino et al , 2004).Причина такого поведения выясняется.

После того, как их цель была достигнута, разные паразиты разработали разные стратегии проникновения в клетку-хозяин. Профессиональные фагоцитарные клетки, такие как нейтрофилы и макрофаги, используют фагоцитоз для интернализации и уничтожения не только инородных объектов и апоптотических клеток, но и микробных патогенов. Однако некоторые внутриклеточные патогены способны разрушить этот защитный механизм, чтобы получить доступ к клеткам. Инвазия макрофагов паразитами Leishmania , например, опосредуется классическими фагоцитарными рецепторами, которые связаны с мощным актиновым механизмом поглощения этими клетками (Peters et al , 1995; Mosser & Brittingham, 1997).Этот процесс опосредуется опсонинами сыворотки, которые покрывают паразита, и требует активации Rho, Cdc42 и Rac1 в макрофагах. Leishmania паразиты также могут проникать в клетки-хозяева по неопсоническому пути через фагоцито-подобный актин-опосредованный процесс, который не включает активацию Rac1 (Morehead et al , 2002). И наоборот, инвазия Trypanosoma cruzi отличается от фагоцитоза и фактически усиливается ингибиторами полимеризации актина (Kipnis et al , 1979; Schenkman et al , 1991; Tardieux et al , 1992; Rodriguez et al. al , 1999).Этот паразит использует уникальный регулируемый кальцием путь, опосредованный микротрубочками, который направляет набор и слияние лизосом с плазматической мембраной клеток-хозяев. Связывание T. cruzi с клетками вызывает временное увеличение внутриклеточного кальция, что вызывает нарушение актина и мобилизацию лизосом вдоль микротрубочек к месту прикрепления паразита с помощью связанных моторов кинезина. T. cruzi использует эту мембрану, полученную из лизосом, для формирования паразитофорной вакуоли внутри клетки-хозяина (; Schenkman et al , 1988; Rodriguez et al , 1996).Неудивительно, что другие паразиты также разработали стратегии клеточной инвазии, которые не зависят от конкретных компонентов клетки-хозяина. Некоторые apicomplexans, например, используют актин-миозиновый мотор, который присутствует в их собственном цитоскелете, чтобы генерировать движущую силу, которая необходима для активного продвижения себя в клетки. Это движение известно как скользящая подвижность и требуется для активного процесса инвазии, который опосредуется паразитом. В наиболее изученном примере — инвазии Toxoplasma — клетка-хозяин играет небольшую или не играет никакой активной роли в захвате ().Не обнаруживается изменений в взъерошенности мембраны хозяина, в актиновом цитоскелете или в фосфорилировании белков клетки-хозяина (Morisaki et al , 1995; Dobrowolski & Sibley, 1996). Однако полимеризация актина клетки-хозяина необходима для инвазии некоторых апикомплексных паразитов, таких как Cryptosporidium parvum (Fayer & Hammond, 1967; Elliott & Clark, 2000; Elliott et al , 2001). Недавняя работа показывает, что C. parvum вторгается в эпителий-мишень посредством активации пути передачи сигналов Cdc42 GTPase, который индуцирует ремоделирование актина клетки-хозяина в сайте прикрепления (Chen et al , 2004).

Распознавание, проникновение и выживание: схематическое изображение некоторых стратегий, принятых патогенами. ( A ) Вызванное рекрутирование лизосом для слияния с плазматической мембраной клетки-хозяина с образованием необходимой вакуоли для Trypanosoma cruzi . ( B ) Паразит, такой как Toxoplasma , использует свою собственную форму подвижности, чтобы проникнуть в клетку-хозяина. ( C ) Попав внутрь, внутриклеточные патогены следуют разными путями: они либо находятся внутри вакуоли (i), которая иногда сливается с экзоцитарными / эндоцитарными путями (ii), либо они находятся в цитозоле хозяина (iii).Один и тот же патоген может использовать разные стратегии на разных стадиях развития. ( D ) Независимо от выбранного пути, все патогены сталкиваются с одинаковыми проблемами, включая то, как гарантировать, что клетка жива или мертва в подходящее время, как усваивать питательные вещества, как избежать систем распознавания хозяина и как увеличить по размеру. Паразиты и их белки показаны оранжевым цветом. E — эндосомы; Ly, лизосомы.

Плазмодий спорозоитов проникает в гепатоциты, тогда как мерозоиты проникают в эритроциты.Эффекты деполимеризующих актин агентов на инвазию Plasmodium трудно интерпретировать, поскольку они влияют не только на цитоскелет хозяина, но и на подвижность плазмодия , которая необходима для инвазии. Инвазия мерозоитов в эритроциты начинается с первоначального прикрепления паразита и его последующей переориентации, так что его апикальный конец направлен в сторону эритроцита. Образуется подвижное соединение, и паразит втягивается в клетку, где остается внутри вакуоли, образованной плазматической мембраной хозяина (Chitnis & Blackman, 2000).Во всех обсуждаемых здесь примерах апикомплексных паразитов лиганды паразитов для рецепторов клетки-хозяина необходимы для инвазии. Однако многие из этих адгезинов не отображаются статически на поверхности паразита; вместо этого они хранятся в апикально расположенных секреторных органеллах, известных как микронемы. Конститутивной секреции этих органелл, вероятно, достаточно для скольжения. Тем не менее, для инвазии, вероятно, требуется усиленная секреция микронем. Это происходит, когда паразиты контактируют с клетками-хозяевами или мигрируют через клетки, например, в случаях Toxoplasma тахизоитов и Plasmodium спорозоитов соответственно (Carruthers & Sibley, 1997; Gantt et al , 2000; Mota et al ). , 2002).Однако другим исключением в Apicomplexa является инвазия Theileria , инвазивные стадии которой неподвижны, без микронем, и которые не требуют ни апикального прикрепления к клетке-хозяину, ни секреции апикальной органеллы для инвазии. Кроме того, инвазия не зависит ни от актинового цитоскелета паразита, ни от существенного ремоделирования поверхности клетки-хозяина. Поэтому было высказано предположение, что вход осуществляется с помощью физического процесса застегивания молнии, которого, по-видимому, достаточно, чтобы вызвать интернализацию с помощью пассивного процесса (Webster et al , 1985; Shaw, 1999, 2003).

Вакуоль или цитоплазма?

Паразиты могут выживать и размножаться в вакуоли или фаголизосоме внутри клетки или, что реже, свободно в цитозоле клетки-хозяина ().

Внутри вакуоли. Вакуолярный компартмент, который образуется при проникновении паразита, имеет кислую среду, бедную питательными веществами и претерпевает постепенное слияние с ранними эндосомами, поздними эндосомами и лизосомами. Поэтому паразиты должны избегать или модифицировать эти отсеки, чтобы избежать разрушения.

Общая стратегия, используемая патогенами для избежания враждебной лизосомальной среды, заключается в остановке процесса созревания вакуолей на разных стадиях. Созревание вакуолей может быть остановлено не только из-за персистенции, но также из-за исключения белков-хозяев, которые, как известно, регулируют эндоцитарный / фагоцитарный путь. Например, при инфекциях Toxoplasma gondii , которые сопротивляются типичному слиянию фагосома-лизосома (Jones & Hirsch, 1972; Sibley et al , 1985), интегральные мембранные белки клетки-хозяина в значительной степени исключаются из паразитофорной вакуоли, тогда как те паразита включены (Sibley & Krahenbuhl, 1988; Beckers et al , 1994).Это приводит к образованию мембраны, которая уникальна по своим биохимическим и биофизическим свойствам, и приводит к созданию нефузогенной вакуоли.

И наоборот, некоторые паразиты выживают в жесткой кислой среде фаголизосомы и могут даже зависеть от нее. Хотя эти патогены должны быть устойчивы к кислым гидролазам, молекулярные механизмы этой защиты еще предстоит выяснить. Leishmania donovani — интересный пример, поскольку он применяет двойную стратегию на разных этапах своего жизненного цикла. L. donovani промастиготов, которые чувствительны к кислоте, по-видимому, ингибируют слияние фагосома-эндосома посредством уникальных молекул липофосфогликана на своей клеточной поверхности (Miao et al. , 1995; Descoteaux & Turco, 1999). После того, как происходит трансформация амастиготы, это ингибирование снимается, и L. donovani, , размножаются во внутриклеточном компартменте, который теперь стал кислым. Действительно, амастиготы метаболически наиболее активны, когда их окружение кислое (Joshi et al , 1993).

Свободен в цитоплазме клетки-хозяина. Внутриклеточные паразиты могут избегать агрессивной среды, которая возникает в результате слияния их вакуолей с деградирующими эндоцитарными компартментами, быстро убегая из возникающей вакуоли в цитоплазму. Удивительно, но эту стратегию используют лишь несколько паразитов, в том числе T. cruzi и Theileria . Мало что известно о молекулярных событиях, предшествующих лизису вакуолей. Выход T. cruzi из вакуоли включает секретируемую паразитами молекулу Tc-TOX, которая обладает активностью по формированию мембранных пор при кислых значениях pH (Andrews & Whitlow, 1989; Andrews et al , 1990; Ley et al. al , 1990).В случае Theileria утечка в цитоплазму совпадает с выделением апикальных органелл паразита, но их содержание остается неизвестным (Shaw, 2003). Theileria также секретирует белки, которые содержат АТ-богатые ДНК-связывающие домены (мотивы АТ-крючка) и которые локализуются в ядре клетки-хозяина во время инфекции (Swan et al , 1999, 2001, 2003). Недавно было показано, что трансфекция неинфицированной, трансформированной линии клеток макрофагов крупного рогатого скота плазмидой, кодирующей паразитический белок AT-hook, модулирует клеточную морфологию и изменяет характер экспрессии полипептида цитоскелета аналогично тому, как это наблюдается во время инфекции. лейкоцитов паразитом (Shiels et al , 2004).Предполагаемые полипептиды, которые несут мотивы АТ-крючка, присутствуют в геномах других паразитов, таких как T. gondii (http://ToxoDB.org; номер доступа TgTwinScan_4661) и несколько Plasmodium spp. (http://PlasmoDB.org; инвентарные номера PFC0325c, PB001090, Q7R873 и Q7RDC7). Однако еще предстоит определить, участвуют ли они в модуляции клетки-хозяина.

Проблемы внутриклеточного образа жизни

Попав внутрь клетки-хозяина, внутриклеточные патогены сталкиваются с рядом препятствий и, в частности, должны обходить защитные механизмы хозяина, приобретать питательные вещества и либо убивать, либо поддерживать клетку-хозяина в соответствии со своими потребностями.

Защита хост-ячейки. Паразиты редко обитают в цитозоле, поэтому можно ожидать, что он будет содержать много защитных белков или других антимикробных агентов. Однако, к удивлению, цитозольные агенты с прямой антимикробной активностью еще не идентифицированы. Большинство антимикробных агентов либо доставляются в «инфицированные» вакуоли, либо секретируются во внеклеточное пространство. Единственным известным примером цитозольного антимикробного пептида является убихицидин, который продуцируется посттрансляционным процессингом белка Fau и частично очень похож на убиквитин.Пептид обладает сильным антимикробным действием против нескольких бактерий, включая Listeria monocytogenes (Hiemstra et al , 1999). Однако неизвестно, активен ли этот пептид против простейших паразитов.

Репликация и рост. Одна из проблем, с которыми сталкивается внутриклеточный патоген, заключается в том, как создать достаточно места для репликации. Чтобы этот процесс происходил внутри вакуоли, требуется значительное расширение отсека.Следовательно, вакуоли должны получать большое количество дополнительных мембранных липидов. Поскольку цитоскелет участвует в событиях мембранного транспорта, модуляция его структуры и / или функции является очевидной стратегией, с помощью которой патогены могут изменять образование и поведение вакуолей. Сеть микротрубочек была описана вокруг Toxoplasma вакуолей (Melo et al , 2001), но обеспечивает ли это средство для расширения вакуолей, пока не известно. Никакой другой стратегии увеличения паразитофорной вакуоли простейшими паразитами не описано.

Приобретение питательных веществ. Получение питательных веществ имеет решающее значение для выживания патогенов. Несмотря на то, что она обеспечивает защиту от защиты хозяина, мембрана нефузогенных вакуолей ограничивает доступ интравакуолярных патогенов к богатой питательными веществами цитоплазме. Следовательно, патогены должны модифицировать мембрану вакуоли, чтобы позволить им убирать необходимые питательные вещества и метаболиты из цитозоля. На стадиях жизненного цикла крови Plasmodium находится внутри клетки, в которой очень много гемоглобина, и это служит основным источником аминокислот для паразита.По мере взросления паразит развивает особую органеллу, называемую цитостомом, для поглощения цитоплазмы хозяина (Goldberg, 1993). Кроме того, было показано, что Plasmodium (на стадии эритроцитов) и другие апикомплексные паразиты, такие как Toxoplasma и Eimeria , делают мембрану паразитофорной вакуоли свободно проницаемой для малых цитозольных молекул за счет введения каналов с высокой емкостью. или поры (Desai et al , 1993; Schwab et al , 1994; Desai & Rosenberg, 1997; Werner-Meier & Entzeroth, 1997).Напротив, результаты, полученные для Leishmania , предполагают, что такие поры или каналы отсутствуют в их вакуолях (Antoine et al , 1990). В случае амастигот Leishmania вакуоль сливается с лизосомами и эндосомами, что обеспечивает относительно постоянный приток питательных веществ. Однако у промастигот мембрана вакуолей не сливается с везикулами эндоцитарных или лизосомных компартментов (Heinzen et al , 1996). Было высказано предположение, что ассоциация вакуолярных мембран с органеллами клетки-хозяина, такими как митохондрии и эндоплазматический ретикулум, может играть роль в усвоении питательных веществ в Toxoplasma (Jones & Hirsch, 1972; Sinai et al , 1997; ).

Смерть и выживаемость клеток-хозяев. Патогены часто убивают клетки, а иногда даже весь организм-хозяин, но в то же время они сильно зависят от живых клеток и многих их функций. Поэтому неудивительно, что они разработали механизмы как для стимуляции гибели клеток, так и для защиты от нее. Хотя пути апоптоза, которые регулируются молекулами вирусов и бактерий, широко охарактеризованы на молекулярном уровне, детали этих путей у простейших паразитов только начинают раскрываться (обзор у Heussler et al , 2001; Людер и др. , 2001).Внутриклеточные паразиты T. parva , Toxoplasma и Leishmania могут все ингибировать апоптоз инфицированной клетки-хозяина (Moore & Matlashewski, 1994; Nash et al , 1998; Heussler et al , 1999). Как для T. parva , так и для Toxoplasma активация ядерного фактора транскрипционного фактора-κB (NF-κB), по-видимому, имеет решающее значение для защиты инфицированных клеток от апоптоза (Heussler et al , 2002; Molestina et al , 2003; Payne et al , 2003).В Theileria активация NF-κB в инфицированных трансформированных клетках, как известно, опосредована рекрутированием мультисубъединичной киназы IκB (IKK) в большие активированные очаги на поверхности определенной стадии паразита (Heussler et al , 2002). . Это указывает на то, что паразит, по-видимому, обходит обычные пути, которые связывают стимуляцию поверхностных рецепторов с активацией IKK (Heussler et al , 2002). Однако точный механизм, с помощью которого паразит рекрутирует сигналосомы IKK, остается неизвестным.Как инфекция Toxoplasma опосредует активацию NF-κB, также плохо изучено и, фактически, является областью некоторых разногласий (обзор Sinai et al , 2004). T. cruzi проявляет двойную активность: он ингибирует пути апоптоза в инфицированной клетке, одновременно вызывая апоптоз в Т-клетках (Lopes et al , 1995; Clark & ​​Kuhn, 1999; Nakajima-Shimada et al , 2000). Сообщалось, что инфекции Cryptosporidium вызывают апоптоз в in vitro инфицированных линиях клеток, которые были получены от первичных хозяев (Chen et al , 1999; McCole et al , 2000).Совсем недавно с использованием другой клеточной системы in vitro и было показано, что Cryptosporidium вызывает неапоптотическую гибель в клетках-хозяевах, когда они покидают их (Elliott & Clark, 2003). Актуальность каждого из этих наблюдений для исхода инфекции еще предстоит выяснить. Эритроцитарные стадии малярийной инфекции необычны, поскольку Plasmodium паразитирует на одном из немногих типов клеток, которые, как считается, имеют ограниченную способность подвергаться апоптозу.Однако апоптоз в эритроцитах был охарактеризован (Bratosin et al , 2001), а эритроциты, инфицированные зрелыми стадиями Plasmodium , по-видимому, содержат фосфатидилсерин на своей поверхности (Eda & Sherman, 2002). Этот мембранный фосфолипид присутствует на внешней поверхности клеток, которые подвергаются апоптозу или окислительному стрессу. Пока неизвестно, связано ли это в данном случае с апоптозом. И наоборот, на стадии инфекции в печени гепатоциты, инфицированные Plasmodium berghei и Plasmodium yoelii , защищены от апоптоза, и эта устойчивость, по-видимому, запускается как молекулами хозяина, так и молекулами паразита (P.Л., С.С.А. и M.M.M., неопубликованные данные).

Побег из клетки-хозяина

Последним важным этапом внутриклеточной жизни патогенов является их способность покинуть клетку-хозяин после внутриклеточной репликации. Затем свободные патогены могут инфицировать новые клетки того же хозяина или могут передаваться новому хозяину, в зависимости от жизненного цикла патогена. Паразитам, реплицировавшимся внутри вакуоли, необходимо выйти как из вакуоли, так и из клетки, тогда как паразитам, находящимся в цитоплазме, нужно только выйти из самой клетки.В мерозоитах Plasmodium отдельные протеазы участвуют в выходе из вакуоли и клетки (Salmon et al , 2001; Wickham et al , 2003). Хотя сигналы, которые запускают патогены, чтобы покинуть клетки, еще не известны, в Toxoplasma усиление внутрипаразитарной передачи сигналов Ca ²⁺ происходит до выхода паразита (Moudy et al , 2001; Arrizabalaga & Boothroyd, 2004). .

Выживаемость простейших внутриклеточных паразитов в клетках-хозяевах

Реферат

Наиболее распространенные болезни человека вызываются патогенами.Некоторые из этих микроорганизмов разработали эффективные способы использования молекул-хозяев, а также молекулярные пути для обеспечения их выживания, дифференцировки и репликации в клетках-хозяевах. Хотя вклад клетки-хозяина в развитие многих внутриклеточных патогенов (особенно вирусов и бактерий) был однозначно установлен, изучение потребностей клетки-хозяина в течение жизненного цикла простейших паразитов все еще находится в зачаточном состоянии. В этом обзоре мы стремимся дать некоторое представление о манипуляции клеткой-хозяином со стороны паразитов путем обсуждения препятствий, с которыми последние сталкиваются во время инфекции.

Ключевые слова: клетка-хозяин, инфекция, внутриклеточный паразит

Введение

После попадания в хозяина внутриклеточные патогены должны распознавать и использовать ресурсы клетки-хозяина для собственной выгоды. Хотя это может показаться очевидным, важность детального понимания среды клетки-хозяина только недавно была общепризнана в области исследований паразитологии. Степень манипулирования функцией хозяина простейшими паразитами можно увидеть, например, в неконтролируемой пролиферации клеток, инфицированных Theileria (Dobbelaere & Kuenzi, 2004), и в анализе микроматрицы инфицированных Toxoplasma клеток. клетка по сравнению с неинфицированной клеткой, что выявило важные различия в нескольких регуляторных и биосинтетических активностях (Blader et al , 2001).Следовательно, состав клетки-хозяина больше не следует рассматривать как «черный ящик»; скорее, его следует рассматривать как идеальную «среду» молекулярных взаимодействий, в которой паразит стремится к успеху.

Достижение и проникновение в клетку-хозяин

Чтобы заразить хозяина, паразиты должны достичь и распознать свою конкретную клетку-мишень, поскольку большинство заражает только один или несколько типов клеток своего хозяина. Например, в типе Apicomplexa Plasmodium проникает в гепатоциты и эритроциты, тогда как Theileria и Babesia spp.заражают лейкоциты. Toxoplasma spp. являются исключением, поскольку они могут выжить во всех типах ядерных клеток, что означает, что они распознают молекулы-мишени, которые присутствуют во всех клетках, и / или разработали множество избыточных механизмов заражения.

При передаче плазмодия анофелиновыми комарами спорозоиты (стадия, вызванная укусом комара) быстро достигают печени. Оказавшись там, они пересекают несколько клеток, разрушая их плазматические мембраны, прежде чем они, наконец, вторгаются в свою клетку-мишень посредством образования вакуоли (Mota et al , 2001).Миграция спорозоитов Plasmodium через разные клетки до заражения может быть примером того, как паразит ищет нужную клетку-мишень. Миграция также наблюдалась во время стадий спорозоитов и оокинетов (стадия, которая проходит через кишечник комара после оплодотворения) других паразитов апикомплексного типа, таких как Toxoplasma и Eimeria , хотя на стадиях мерозоитов и тахизоитов миграции не наблюдалось ( вторая и третья инвазивные стадии у позвоночного-хозяина; Mota & Rodriguez, 2001).Следовательно, стадии спорозоитов и оокинет представляют собой инвазивные формы, которые сталкиваются и должны преодолевать клеточные барьеры хозяина, чтобы достичь своих мест репликации. Недавно мутантные паразиты Plasmodium были созданы путем нарушения гена, который кодирует белок микронемы спорозоитов, необходимый для прохождения клетки (спектр ). Хотя мутанты spect не могут мигрировать через клетки и не являются инфекционными in vivo , они все же способны инфицировать гепатоциты in vitro (Ishino et al , 2004).Причина такого поведения выясняется.

После того, как их цель была достигнута, разные паразиты разработали разные стратегии проникновения в клетку-хозяин. Профессиональные фагоцитарные клетки, такие как нейтрофилы и макрофаги, используют фагоцитоз для интернализации и уничтожения не только инородных объектов и апоптотических клеток, но и микробных патогенов. Однако некоторые внутриклеточные патогены способны разрушить этот защитный механизм, чтобы получить доступ к клеткам. Инвазия макрофагов паразитами Leishmania , например, опосредуется классическими фагоцитарными рецепторами, которые связаны с мощным актиновым механизмом поглощения этими клетками (Peters et al , 1995; Mosser & Brittingham, 1997).Этот процесс опосредуется опсонинами сыворотки, которые покрывают паразита, и требует активации Rho, Cdc42 и Rac1 в макрофагах. Leishmania паразиты также могут проникать в клетки-хозяева по неопсоническому пути через фагоцито-подобный актин-опосредованный процесс, который не включает активацию Rac1 (Morehead et al , 2002). И наоборот, инвазия Trypanosoma cruzi отличается от фагоцитоза и фактически усиливается ингибиторами полимеризации актина (Kipnis et al , 1979; Schenkman et al , 1991; Tardieux et al , 1992; Rodriguez et al. al , 1999).Этот паразит использует уникальный регулируемый кальцием путь, опосредованный микротрубочками, который направляет набор и слияние лизосом с плазматической мембраной клеток-хозяев. Связывание T. cruzi с клетками вызывает временное увеличение внутриклеточного кальция, что вызывает нарушение актина и мобилизацию лизосом вдоль микротрубочек к месту прикрепления паразита с помощью связанных моторов кинезина. T. cruzi использует эту мембрану, полученную из лизосом, для формирования паразитофорной вакуоли внутри клетки-хозяина (; Schenkman et al , 1988; Rodriguez et al , 1996).Неудивительно, что другие паразиты также разработали стратегии клеточной инвазии, которые не зависят от конкретных компонентов клетки-хозяина. Некоторые apicomplexans, например, используют актин-миозиновый мотор, который присутствует в их собственном цитоскелете, чтобы генерировать движущую силу, которая необходима для активного продвижения себя в клетки. Это движение известно как скользящая подвижность и требуется для активного процесса инвазии, который опосредуется паразитом. В наиболее изученном примере — инвазии Toxoplasma — клетка-хозяин играет небольшую или не играет никакой активной роли в захвате ().Не обнаруживается изменений в взъерошенности мембраны хозяина, в актиновом цитоскелете или в фосфорилировании белков клетки-хозяина (Morisaki et al , 1995; Dobrowolski & Sibley, 1996). Однако полимеризация актина клетки-хозяина необходима для инвазии некоторых апикомплексных паразитов, таких как Cryptosporidium parvum (Fayer & Hammond, 1967; Elliott & Clark, 2000; Elliott et al , 2001). Недавняя работа показывает, что C. parvum вторгается в эпителий-мишень посредством активации пути передачи сигналов Cdc42 GTPase, который индуцирует ремоделирование актина клетки-хозяина в сайте прикрепления (Chen et al , 2004).

Распознавание, проникновение и выживание: схематическое изображение некоторых стратегий, принятых патогенами. ( A ) Вызванное рекрутирование лизосом для слияния с плазматической мембраной клетки-хозяина с образованием необходимой вакуоли для Trypanosoma cruzi . ( B ) Паразит, такой как Toxoplasma , использует свою собственную форму подвижности, чтобы проникнуть в клетку-хозяина. ( C ) Попав внутрь, внутриклеточные патогены следуют разными путями: они либо находятся внутри вакуоли (i), которая иногда сливается с экзоцитарными / эндоцитарными путями (ii), либо они находятся в цитозоле хозяина (iii).Один и тот же патоген может использовать разные стратегии на разных стадиях развития. ( D ) Независимо от выбранного пути, все патогены сталкиваются с одинаковыми проблемами, включая то, как гарантировать, что клетка жива или мертва в подходящее время, как усваивать питательные вещества, как избежать систем распознавания хозяина и как увеличить по размеру. Паразиты и их белки показаны оранжевым цветом. E — эндосомы; Ly, лизосомы.

Плазмодий спорозоитов проникает в гепатоциты, тогда как мерозоиты проникают в эритроциты.Эффекты деполимеризующих актин агентов на инвазию Plasmodium трудно интерпретировать, поскольку они влияют не только на цитоскелет хозяина, но и на подвижность плазмодия , которая необходима для инвазии. Инвазия мерозоитов в эритроциты начинается с первоначального прикрепления паразита и его последующей переориентации, так что его апикальный конец направлен в сторону эритроцита. Образуется подвижное соединение, и паразит втягивается в клетку, где остается внутри вакуоли, образованной плазматической мембраной хозяина (Chitnis & Blackman, 2000).Во всех обсуждаемых здесь примерах апикомплексных паразитов лиганды паразитов для рецепторов клетки-хозяина необходимы для инвазии. Однако многие из этих адгезинов не отображаются статически на поверхности паразита; вместо этого они хранятся в апикально расположенных секреторных органеллах, известных как микронемы. Конститутивной секреции этих органелл, вероятно, достаточно для скольжения. Тем не менее, для инвазии, вероятно, требуется усиленная секреция микронем. Это происходит, когда паразиты контактируют с клетками-хозяевами или мигрируют через клетки, например, в случаях Toxoplasma тахизоитов и Plasmodium спорозоитов соответственно (Carruthers & Sibley, 1997; Gantt et al , 2000; Mota et al ). , 2002).Однако другим исключением в Apicomplexa является инвазия Theileria , инвазивные стадии которой неподвижны, без микронем, и которые не требуют ни апикального прикрепления к клетке-хозяину, ни секреции апикальной органеллы для инвазии. Кроме того, инвазия не зависит ни от актинового цитоскелета паразита, ни от существенного ремоделирования поверхности клетки-хозяина. Поэтому было высказано предположение, что вход осуществляется с помощью физического процесса застегивания молнии, которого, по-видимому, достаточно, чтобы вызвать интернализацию с помощью пассивного процесса (Webster et al , 1985; Shaw, 1999, 2003).

Вакуоль или цитоплазма?

Паразиты могут выживать и размножаться в вакуоли или фаголизосоме внутри клетки или, что реже, свободно в цитозоле клетки-хозяина ().

Внутри вакуоли. Вакуолярный компартмент, который образуется при проникновении паразита, имеет кислую среду, бедную питательными веществами и претерпевает постепенное слияние с ранними эндосомами, поздними эндосомами и лизосомами. Поэтому паразиты должны избегать или модифицировать эти отсеки, чтобы избежать разрушения.

Общая стратегия, используемая патогенами для избежания враждебной лизосомальной среды, заключается в остановке процесса созревания вакуолей на разных стадиях. Созревание вакуолей может быть остановлено не только из-за персистенции, но также из-за исключения белков-хозяев, которые, как известно, регулируют эндоцитарный / фагоцитарный путь. Например, при инфекциях Toxoplasma gondii , которые сопротивляются типичному слиянию фагосома-лизосома (Jones & Hirsch, 1972; Sibley et al , 1985), интегральные мембранные белки клетки-хозяина в значительной степени исключаются из паразитофорной вакуоли, тогда как те паразита включены (Sibley & Krahenbuhl, 1988; Beckers et al , 1994).Это приводит к образованию мембраны, которая уникальна по своим биохимическим и биофизическим свойствам, и приводит к созданию нефузогенной вакуоли.

И наоборот, некоторые паразиты выживают в жесткой кислой среде фаголизосомы и могут даже зависеть от нее. Хотя эти патогены должны быть устойчивы к кислым гидролазам, молекулярные механизмы этой защиты еще предстоит выяснить. Leishmania donovani — интересный пример, поскольку он применяет двойную стратегию на разных этапах своего жизненного цикла. L. donovani промастиготов, которые чувствительны к кислоте, по-видимому, ингибируют слияние фагосома-эндосома посредством уникальных молекул липофосфогликана на своей клеточной поверхности (Miao et al. , 1995; Descoteaux & Turco, 1999). После того, как происходит трансформация амастиготы, это ингибирование снимается, и L. donovani, , размножаются во внутриклеточном компартменте, который теперь стал кислым. Действительно, амастиготы метаболически наиболее активны, когда их окружение кислое (Joshi et al , 1993).

Свободен в цитоплазме клетки-хозяина. Внутриклеточные паразиты могут избегать агрессивной среды, которая возникает в результате слияния их вакуолей с деградирующими эндоцитарными компартментами, быстро убегая из возникающей вакуоли в цитоплазму. Удивительно, но эту стратегию используют лишь несколько паразитов, в том числе T. cruzi и Theileria . Мало что известно о молекулярных событиях, предшествующих лизису вакуолей. Выход T. cruzi из вакуоли включает секретируемую паразитами молекулу Tc-TOX, которая обладает активностью по формированию мембранных пор при кислых значениях pH (Andrews & Whitlow, 1989; Andrews et al , 1990; Ley et al. al , 1990).В случае Theileria утечка в цитоплазму совпадает с выделением апикальных органелл паразита, но их содержание остается неизвестным (Shaw, 2003). Theileria также секретирует белки, которые содержат АТ-богатые ДНК-связывающие домены (мотивы АТ-крючка) и которые локализуются в ядре клетки-хозяина во время инфекции (Swan et al , 1999, 2001, 2003). Недавно было показано, что трансфекция неинфицированной, трансформированной линии клеток макрофагов крупного рогатого скота плазмидой, кодирующей паразитический белок AT-hook, модулирует клеточную морфологию и изменяет характер экспрессии полипептида цитоскелета аналогично тому, как это наблюдается во время инфекции. лейкоцитов паразитом (Shiels et al , 2004).Предполагаемые полипептиды, которые несут мотивы АТ-крючка, присутствуют в геномах других паразитов, таких как T. gondii (http://ToxoDB.org; номер доступа TgTwinScan_4661) и несколько Plasmodium spp. (http://PlasmoDB.org; инвентарные номера PFC0325c, PB001090, Q7R873 и Q7RDC7). Однако еще предстоит определить, участвуют ли они в модуляции клетки-хозяина.

Проблемы внутриклеточного образа жизни

Попав внутрь клетки-хозяина, внутриклеточные патогены сталкиваются с рядом препятствий и, в частности, должны обходить защитные механизмы хозяина, приобретать питательные вещества и либо убивать, либо поддерживать клетку-хозяина в соответствии со своими потребностями.

Защита хост-ячейки. Паразиты редко обитают в цитозоле, поэтому можно ожидать, что он будет содержать много защитных белков или других антимикробных агентов. Однако, к удивлению, цитозольные агенты с прямой антимикробной активностью еще не идентифицированы. Большинство антимикробных агентов либо доставляются в «инфицированные» вакуоли, либо секретируются во внеклеточное пространство. Единственным известным примером цитозольного антимикробного пептида является убихицидин, который продуцируется посттрансляционным процессингом белка Fau и частично очень похож на убиквитин.Пептид обладает сильным антимикробным действием против нескольких бактерий, включая Listeria monocytogenes (Hiemstra et al , 1999). Однако неизвестно, активен ли этот пептид против простейших паразитов.

Репликация и рост. Одна из проблем, с которыми сталкивается внутриклеточный патоген, заключается в том, как создать достаточно места для репликации. Чтобы этот процесс происходил внутри вакуоли, требуется значительное расширение отсека.Следовательно, вакуоли должны получать большое количество дополнительных мембранных липидов. Поскольку цитоскелет участвует в событиях мембранного транспорта, модуляция его структуры и / или функции является очевидной стратегией, с помощью которой патогены могут изменять образование и поведение вакуолей. Сеть микротрубочек была описана вокруг Toxoplasma вакуолей (Melo et al , 2001), но обеспечивает ли это средство для расширения вакуолей, пока не известно. Никакой другой стратегии увеличения паразитофорной вакуоли простейшими паразитами не описано.

Приобретение питательных веществ. Получение питательных веществ имеет решающее значение для выживания патогенов. Несмотря на то, что она обеспечивает защиту от защиты хозяина, мембрана нефузогенных вакуолей ограничивает доступ интравакуолярных патогенов к богатой питательными веществами цитоплазме. Следовательно, патогены должны модифицировать мембрану вакуоли, чтобы позволить им убирать необходимые питательные вещества и метаболиты из цитозоля. На стадиях жизненного цикла крови Plasmodium находится внутри клетки, в которой очень много гемоглобина, и это служит основным источником аминокислот для паразита.По мере взросления паразит развивает особую органеллу, называемую цитостомом, для поглощения цитоплазмы хозяина (Goldberg, 1993). Кроме того, было показано, что Plasmodium (на стадии эритроцитов) и другие апикомплексные паразиты, такие как Toxoplasma и Eimeria , делают мембрану паразитофорной вакуоли свободно проницаемой для малых цитозольных молекул за счет введения каналов с высокой емкостью. или поры (Desai et al , 1993; Schwab et al , 1994; Desai & Rosenberg, 1997; Werner-Meier & Entzeroth, 1997).Напротив, результаты, полученные для Leishmania , предполагают, что такие поры или каналы отсутствуют в их вакуолях (Antoine et al , 1990). В случае амастигот Leishmania вакуоль сливается с лизосомами и эндосомами, что обеспечивает относительно постоянный приток питательных веществ. Однако у промастигот мембрана вакуолей не сливается с везикулами эндоцитарных или лизосомных компартментов (Heinzen et al , 1996). Было высказано предположение, что ассоциация вакуолярных мембран с органеллами клетки-хозяина, такими как митохондрии и эндоплазматический ретикулум, может играть роль в усвоении питательных веществ в Toxoplasma (Jones & Hirsch, 1972; Sinai et al , 1997; ).

Смерть и выживаемость клеток-хозяев. Патогены часто убивают клетки, а иногда даже весь организм-хозяин, но в то же время они сильно зависят от живых клеток и многих их функций. Поэтому неудивительно, что они разработали механизмы как для стимуляции гибели клеток, так и для защиты от нее. Хотя пути апоптоза, которые регулируются молекулами вирусов и бактерий, широко охарактеризованы на молекулярном уровне, детали этих путей у простейших паразитов только начинают раскрываться (обзор у Heussler et al , 2001; Людер и др. , 2001).Внутриклеточные паразиты T. parva , Toxoplasma и Leishmania могут все ингибировать апоптоз инфицированной клетки-хозяина (Moore & Matlashewski, 1994; Nash et al , 1998; Heussler et al , 1999). Как для T. parva , так и для Toxoplasma активация ядерного фактора транскрипционного фактора-κB (NF-κB), по-видимому, имеет решающее значение для защиты инфицированных клеток от апоптоза (Heussler et al , 2002; Molestina et al , 2003; Payne et al , 2003).В Theileria активация NF-κB в инфицированных трансформированных клетках, как известно, опосредована рекрутированием мультисубъединичной киназы IκB (IKK) в большие активированные очаги на поверхности определенной стадии паразита (Heussler et al , 2002). . Это указывает на то, что паразит, по-видимому, обходит обычные пути, которые связывают стимуляцию поверхностных рецепторов с активацией IKK (Heussler et al , 2002). Однако точный механизм, с помощью которого паразит рекрутирует сигналосомы IKK, остается неизвестным.Как инфекция Toxoplasma опосредует активацию NF-κB, также плохо изучено и, фактически, является областью некоторых разногласий (обзор Sinai et al , 2004). T. cruzi проявляет двойную активность: он ингибирует пути апоптоза в инфицированной клетке, одновременно вызывая апоптоз в Т-клетках (Lopes et al , 1995; Clark & ​​Kuhn, 1999; Nakajima-Shimada et al , 2000). Сообщалось, что инфекции Cryptosporidium вызывают апоптоз в in vitro инфицированных линиях клеток, которые были получены от первичных хозяев (Chen et al , 1999; McCole et al , 2000).Совсем недавно с использованием другой клеточной системы in vitro и было показано, что Cryptosporidium вызывает неапоптотическую гибель в клетках-хозяевах, когда они покидают их (Elliott & Clark, 2003). Актуальность каждого из этих наблюдений для исхода инфекции еще предстоит выяснить. Эритроцитарные стадии малярийной инфекции необычны, поскольку Plasmodium паразитирует на одном из немногих типов клеток, которые, как считается, имеют ограниченную способность подвергаться апоптозу.Однако апоптоз в эритроцитах был охарактеризован (Bratosin et al , 2001), а эритроциты, инфицированные зрелыми стадиями Plasmodium , по-видимому, содержат фосфатидилсерин на своей поверхности (Eda & Sherman, 2002). Этот мембранный фосфолипид присутствует на внешней поверхности клеток, которые подвергаются апоптозу или окислительному стрессу. Пока неизвестно, связано ли это в данном случае с апоптозом. И наоборот, на стадии инфекции в печени гепатоциты, инфицированные Plasmodium berghei и Plasmodium yoelii , защищены от апоптоза, и эта устойчивость, по-видимому, запускается как молекулами хозяина, так и молекулами паразита (P.Л., С.С.А. и M.M.M., неопубликованные данные).

Побег из клетки-хозяина

Последним важным этапом внутриклеточной жизни патогенов является их способность покинуть клетку-хозяин после внутриклеточной репликации. Затем свободные патогены могут инфицировать новые клетки того же хозяина или могут передаваться новому хозяину, в зависимости от жизненного цикла патогена. Паразитам, реплицировавшимся внутри вакуоли, необходимо выйти как из вакуоли, так и из клетки, тогда как паразитам, находящимся в цитоплазме, нужно только выйти из самой клетки.В мерозоитах Plasmodium отдельные протеазы участвуют в выходе из вакуоли и клетки (Salmon et al , 2001; Wickham et al , 2003). Хотя сигналы, которые запускают патогены, чтобы покинуть клетки, еще не известны, в Toxoplasma усиление внутрипаразитарной передачи сигналов Ca ²⁺ происходит до выхода паразита (Moudy et al , 2001; Arrizabalaga & Boothroyd, 2004). .

Выживаемость простейших внутриклеточных паразитов в клетках-хозяевах

Реферат

Наиболее распространенные болезни человека вызываются патогенами.Некоторые из этих микроорганизмов разработали эффективные способы использования молекул-хозяев, а также молекулярные пути для обеспечения их выживания, дифференцировки и репликации в клетках-хозяевах. Хотя вклад клетки-хозяина в развитие многих внутриклеточных патогенов (особенно вирусов и бактерий) был однозначно установлен, изучение потребностей клетки-хозяина в течение жизненного цикла простейших паразитов все еще находится в зачаточном состоянии. В этом обзоре мы стремимся дать некоторое представление о манипуляции клеткой-хозяином со стороны паразитов путем обсуждения препятствий, с которыми последние сталкиваются во время инфекции.

Ключевые слова: клетка-хозяин, инфекция, внутриклеточный паразит

Введение

После попадания в хозяина внутриклеточные патогены должны распознавать и использовать ресурсы клетки-хозяина для собственной выгоды. Хотя это может показаться очевидным, важность детального понимания среды клетки-хозяина только недавно была общепризнана в области исследований паразитологии. Степень манипулирования функцией хозяина простейшими паразитами можно увидеть, например, в неконтролируемой пролиферации клеток, инфицированных Theileria (Dobbelaere & Kuenzi, 2004), и в анализе микроматрицы инфицированных Toxoplasma клеток. клетка по сравнению с неинфицированной клеткой, что выявило важные различия в нескольких регуляторных и биосинтетических активностях (Blader et al , 2001).Следовательно, состав клетки-хозяина больше не следует рассматривать как «черный ящик»; скорее, его следует рассматривать как идеальную «среду» молекулярных взаимодействий, в которой паразит стремится к успеху.

Достижение и проникновение в клетку-хозяин

Чтобы заразить хозяина, паразиты должны достичь и распознать свою конкретную клетку-мишень, поскольку большинство заражает только один или несколько типов клеток своего хозяина. Например, в типе Apicomplexa Plasmodium проникает в гепатоциты и эритроциты, тогда как Theileria и Babesia spp.заражают лейкоциты. Toxoplasma spp. являются исключением, поскольку они могут выжить во всех типах ядерных клеток, что означает, что они распознают молекулы-мишени, которые присутствуют во всех клетках, и / или разработали множество избыточных механизмов заражения.

При передаче плазмодия анофелиновыми комарами спорозоиты (стадия, вызванная укусом комара) быстро достигают печени. Оказавшись там, они пересекают несколько клеток, разрушая их плазматические мембраны, прежде чем они, наконец, вторгаются в свою клетку-мишень посредством образования вакуоли (Mota et al , 2001).Миграция спорозоитов Plasmodium через разные клетки до заражения может быть примером того, как паразит ищет нужную клетку-мишень. Миграция также наблюдалась во время стадий спорозоитов и оокинетов (стадия, которая проходит через кишечник комара после оплодотворения) других паразитов апикомплексного типа, таких как Toxoplasma и Eimeria , хотя на стадиях мерозоитов и тахизоитов миграции не наблюдалось ( вторая и третья инвазивные стадии у позвоночного-хозяина; Mota & Rodriguez, 2001).Следовательно, стадии спорозоитов и оокинет представляют собой инвазивные формы, которые сталкиваются и должны преодолевать клеточные барьеры хозяина, чтобы достичь своих мест репликации. Недавно мутантные паразиты Plasmodium были созданы путем нарушения гена, который кодирует белок микронемы спорозоитов, необходимый для прохождения клетки (спектр ). Хотя мутанты spect не могут мигрировать через клетки и не являются инфекционными in vivo , они все же способны инфицировать гепатоциты in vitro (Ishino et al , 2004).Причина такого поведения выясняется.

После того, как их цель была достигнута, разные паразиты разработали разные стратегии проникновения в клетку-хозяин. Профессиональные фагоцитарные клетки, такие как нейтрофилы и макрофаги, используют фагоцитоз для интернализации и уничтожения не только инородных объектов и апоптотических клеток, но и микробных патогенов. Однако некоторые внутриклеточные патогены способны разрушить этот защитный механизм, чтобы получить доступ к клеткам. Инвазия макрофагов паразитами Leishmania , например, опосредуется классическими фагоцитарными рецепторами, которые связаны с мощным актиновым механизмом поглощения этими клетками (Peters et al , 1995; Mosser & Brittingham, 1997).Этот процесс опосредуется опсонинами сыворотки, которые покрывают паразита, и требует активации Rho, Cdc42 и Rac1 в макрофагах. Leishmania паразиты также могут проникать в клетки-хозяева по неопсоническому пути через фагоцито-подобный актин-опосредованный процесс, который не включает активацию Rac1 (Morehead et al , 2002). И наоборот, инвазия Trypanosoma cruzi отличается от фагоцитоза и фактически усиливается ингибиторами полимеризации актина (Kipnis et al , 1979; Schenkman et al , 1991; Tardieux et al , 1992; Rodriguez et al. al , 1999).Этот паразит использует уникальный регулируемый кальцием путь, опосредованный микротрубочками, который направляет набор и слияние лизосом с плазматической мембраной клеток-хозяев. Связывание T. cruzi с клетками вызывает временное увеличение внутриклеточного кальция, что вызывает нарушение актина и мобилизацию лизосом вдоль микротрубочек к месту прикрепления паразита с помощью связанных моторов кинезина. T. cruzi использует эту мембрану, полученную из лизосом, для формирования паразитофорной вакуоли внутри клетки-хозяина (; Schenkman et al , 1988; Rodriguez et al , 1996).Неудивительно, что другие паразиты также разработали стратегии клеточной инвазии, которые не зависят от конкретных компонентов клетки-хозяина. Некоторые apicomplexans, например, используют актин-миозиновый мотор, который присутствует в их собственном цитоскелете, чтобы генерировать движущую силу, которая необходима для активного продвижения себя в клетки. Это движение известно как скользящая подвижность и требуется для активного процесса инвазии, который опосредуется паразитом. В наиболее изученном примере — инвазии Toxoplasma — клетка-хозяин играет небольшую или не играет никакой активной роли в захвате ().Не обнаруживается изменений в взъерошенности мембраны хозяина, в актиновом цитоскелете или в фосфорилировании белков клетки-хозяина (Morisaki et al , 1995; Dobrowolski & Sibley, 1996). Однако полимеризация актина клетки-хозяина необходима для инвазии некоторых апикомплексных паразитов, таких как Cryptosporidium parvum (Fayer & Hammond, 1967; Elliott & Clark, 2000; Elliott et al , 2001). Недавняя работа показывает, что C. parvum вторгается в эпителий-мишень посредством активации пути передачи сигналов Cdc42 GTPase, который индуцирует ремоделирование актина клетки-хозяина в сайте прикрепления (Chen et al , 2004).

Распознавание, проникновение и выживание: схематическое изображение некоторых стратегий, принятых патогенами. ( A ) Вызванное рекрутирование лизосом для слияния с плазматической мембраной клетки-хозяина с образованием необходимой вакуоли для Trypanosoma cruzi . ( B ) Паразит, такой как Toxoplasma , использует свою собственную форму подвижности, чтобы проникнуть в клетку-хозяина. ( C ) Попав внутрь, внутриклеточные патогены следуют разными путями: они либо находятся внутри вакуоли (i), которая иногда сливается с экзоцитарными / эндоцитарными путями (ii), либо они находятся в цитозоле хозяина (iii).Один и тот же патоген может использовать разные стратегии на разных стадиях развития. ( D ) Независимо от выбранного пути, все патогены сталкиваются с одинаковыми проблемами, включая то, как гарантировать, что клетка жива или мертва в подходящее время, как усваивать питательные вещества, как избежать систем распознавания хозяина и как увеличить по размеру. Паразиты и их белки показаны оранжевым цветом. E — эндосомы; Ly, лизосомы.

Плазмодий спорозоитов проникает в гепатоциты, тогда как мерозоиты проникают в эритроциты.Эффекты деполимеризующих актин агентов на инвазию Plasmodium трудно интерпретировать, поскольку они влияют не только на цитоскелет хозяина, но и на подвижность плазмодия , которая необходима для инвазии. Инвазия мерозоитов в эритроциты начинается с первоначального прикрепления паразита и его последующей переориентации, так что его апикальный конец направлен в сторону эритроцита. Образуется подвижное соединение, и паразит втягивается в клетку, где остается внутри вакуоли, образованной плазматической мембраной хозяина (Chitnis & Blackman, 2000).Во всех обсуждаемых здесь примерах апикомплексных паразитов лиганды паразитов для рецепторов клетки-хозяина необходимы для инвазии. Однако многие из этих адгезинов не отображаются статически на поверхности паразита; вместо этого они хранятся в апикально расположенных секреторных органеллах, известных как микронемы. Конститутивной секреции этих органелл, вероятно, достаточно для скольжения. Тем не менее, для инвазии, вероятно, требуется усиленная секреция микронем. Это происходит, когда паразиты контактируют с клетками-хозяевами или мигрируют через клетки, например, в случаях Toxoplasma тахизоитов и Plasmodium спорозоитов соответственно (Carruthers & Sibley, 1997; Gantt et al , 2000; Mota et al ). , 2002).Однако другим исключением в Apicomplexa является инвазия Theileria , инвазивные стадии которой неподвижны, без микронем, и которые не требуют ни апикального прикрепления к клетке-хозяину, ни секреции апикальной органеллы для инвазии. Кроме того, инвазия не зависит ни от актинового цитоскелета паразита, ни от существенного ремоделирования поверхности клетки-хозяина. Поэтому было высказано предположение, что вход осуществляется с помощью физического процесса застегивания молнии, которого, по-видимому, достаточно, чтобы вызвать интернализацию с помощью пассивного процесса (Webster et al , 1985; Shaw, 1999, 2003).

Вакуоль или цитоплазма?

Паразиты могут выживать и размножаться в вакуоли или фаголизосоме внутри клетки или, что реже, свободно в цитозоле клетки-хозяина ().

Внутри вакуоли. Вакуолярный компартмент, который образуется при проникновении паразита, имеет кислую среду, бедную питательными веществами и претерпевает постепенное слияние с ранними эндосомами, поздними эндосомами и лизосомами. Поэтому паразиты должны избегать или модифицировать эти отсеки, чтобы избежать разрушения.

Общая стратегия, используемая патогенами для избежания враждебной лизосомальной среды, заключается в остановке процесса созревания вакуолей на разных стадиях. Созревание вакуолей может быть остановлено не только из-за персистенции, но также из-за исключения белков-хозяев, которые, как известно, регулируют эндоцитарный / фагоцитарный путь. Например, при инфекциях Toxoplasma gondii , которые сопротивляются типичному слиянию фагосома-лизосома (Jones & Hirsch, 1972; Sibley et al , 1985), интегральные мембранные белки клетки-хозяина в значительной степени исключаются из паразитофорной вакуоли, тогда как те паразита включены (Sibley & Krahenbuhl, 1988; Beckers et al , 1994).Это приводит к образованию мембраны, которая уникальна по своим биохимическим и биофизическим свойствам, и приводит к созданию нефузогенной вакуоли.

И наоборот, некоторые паразиты выживают в жесткой кислой среде фаголизосомы и могут даже зависеть от нее. Хотя эти патогены должны быть устойчивы к кислым гидролазам, молекулярные механизмы этой защиты еще предстоит выяснить. Leishmania donovani — интересный пример, поскольку он применяет двойную стратегию на разных этапах своего жизненного цикла. L. donovani промастиготов, которые чувствительны к кислоте, по-видимому, ингибируют слияние фагосома-эндосома посредством уникальных молекул липофосфогликана на своей клеточной поверхности (Miao et al. , 1995; Descoteaux & Turco, 1999). После того, как происходит трансформация амастиготы, это ингибирование снимается, и L. donovani, , размножаются во внутриклеточном компартменте, который теперь стал кислым. Действительно, амастиготы метаболически наиболее активны, когда их окружение кислое (Joshi et al , 1993).

Свободен в цитоплазме клетки-хозяина. Внутриклеточные паразиты могут избегать агрессивной среды, которая возникает в результате слияния их вакуолей с деградирующими эндоцитарными компартментами, быстро убегая из возникающей вакуоли в цитоплазму. Удивительно, но эту стратегию используют лишь несколько паразитов, в том числе T. cruzi и Theileria . Мало что известно о молекулярных событиях, предшествующих лизису вакуолей. Выход T. cruzi из вакуоли включает секретируемую паразитами молекулу Tc-TOX, которая обладает активностью по формированию мембранных пор при кислых значениях pH (Andrews & Whitlow, 1989; Andrews et al , 1990; Ley et al. al , 1990).В случае Theileria утечка в цитоплазму совпадает с выделением апикальных органелл паразита, но их содержание остается неизвестным (Shaw, 2003). Theileria также секретирует белки, которые содержат АТ-богатые ДНК-связывающие домены (мотивы АТ-крючка) и которые локализуются в ядре клетки-хозяина во время инфекции (Swan et al , 1999, 2001, 2003). Недавно было показано, что трансфекция неинфицированной, трансформированной линии клеток макрофагов крупного рогатого скота плазмидой, кодирующей паразитический белок AT-hook, модулирует клеточную морфологию и изменяет характер экспрессии полипептида цитоскелета аналогично тому, как это наблюдается во время инфекции. лейкоцитов паразитом (Shiels et al , 2004).Предполагаемые полипептиды, которые несут мотивы АТ-крючка, присутствуют в геномах других паразитов, таких как T. gondii (http://ToxoDB.org; номер доступа TgTwinScan_4661) и несколько Plasmodium spp. (http://PlasmoDB.org; инвентарные номера PFC0325c, PB001090, Q7R873 и Q7RDC7). Однако еще предстоит определить, участвуют ли они в модуляции клетки-хозяина.

Проблемы внутриклеточного образа жизни

Попав внутрь клетки-хозяина, внутриклеточные патогены сталкиваются с рядом препятствий и, в частности, должны обходить защитные механизмы хозяина, приобретать питательные вещества и либо убивать, либо поддерживать клетку-хозяина в соответствии со своими потребностями.

Защита хост-ячейки. Паразиты редко обитают в цитозоле, поэтому можно ожидать, что он будет содержать много защитных белков или других антимикробных агентов. Однако, к удивлению, цитозольные агенты с прямой антимикробной активностью еще не идентифицированы. Большинство антимикробных агентов либо доставляются в «инфицированные» вакуоли, либо секретируются во внеклеточное пространство. Единственным известным примером цитозольного антимикробного пептида является убихицидин, который продуцируется посттрансляционным процессингом белка Fau и частично очень похож на убиквитин.Пептид обладает сильным антимикробным действием против нескольких бактерий, включая Listeria monocytogenes (Hiemstra et al , 1999). Однако неизвестно, активен ли этот пептид против простейших паразитов.

Репликация и рост. Одна из проблем, с которыми сталкивается внутриклеточный патоген, заключается в том, как создать достаточно места для репликации. Чтобы этот процесс происходил внутри вакуоли, требуется значительное расширение отсека.Следовательно, вакуоли должны получать большое количество дополнительных мембранных липидов. Поскольку цитоскелет участвует в событиях мембранного транспорта, модуляция его структуры и / или функции является очевидной стратегией, с помощью которой патогены могут изменять образование и поведение вакуолей. Сеть микротрубочек была описана вокруг Toxoplasma вакуолей (Melo et al , 2001), но обеспечивает ли это средство для расширения вакуолей, пока не известно. Никакой другой стратегии увеличения паразитофорной вакуоли простейшими паразитами не описано.

Приобретение питательных веществ. Получение питательных веществ имеет решающее значение для выживания патогенов. Несмотря на то, что она обеспечивает защиту от защиты хозяина, мембрана нефузогенных вакуолей ограничивает доступ интравакуолярных патогенов к богатой питательными веществами цитоплазме. Следовательно, патогены должны модифицировать мембрану вакуоли, чтобы позволить им убирать необходимые питательные вещества и метаболиты из цитозоля. На стадиях жизненного цикла крови Plasmodium находится внутри клетки, в которой очень много гемоглобина, и это служит основным источником аминокислот для паразита.По мере взросления паразит развивает особую органеллу, называемую цитостомом, для поглощения цитоплазмы хозяина (Goldberg, 1993). Кроме того, было показано, что Plasmodium (на стадии эритроцитов) и другие апикомплексные паразиты, такие как Toxoplasma и Eimeria , делают мембрану паразитофорной вакуоли свободно проницаемой для малых цитозольных молекул за счет введения каналов с высокой емкостью. или поры (Desai et al , 1993; Schwab et al , 1994; Desai & Rosenberg, 1997; Werner-Meier & Entzeroth, 1997).Напротив, результаты, полученные для Leishmania , предполагают, что такие поры или каналы отсутствуют в их вакуолях (Antoine et al , 1990). В случае амастигот Leishmania вакуоль сливается с лизосомами и эндосомами, что обеспечивает относительно постоянный приток питательных веществ. Однако у промастигот мембрана вакуолей не сливается с везикулами эндоцитарных или лизосомных компартментов (Heinzen et al , 1996). Было высказано предположение, что ассоциация вакуолярных мембран с органеллами клетки-хозяина, такими как митохондрии и эндоплазматический ретикулум, может играть роль в усвоении питательных веществ в Toxoplasma (Jones & Hirsch, 1972; Sinai et al , 1997; ).

Смерть и выживаемость клеток-хозяев. Патогены часто убивают клетки, а иногда даже весь организм-хозяин, но в то же время они сильно зависят от живых клеток и многих их функций. Поэтому неудивительно, что они разработали механизмы как для стимуляции гибели клеток, так и для защиты от нее. Хотя пути апоптоза, которые регулируются молекулами вирусов и бактерий, широко охарактеризованы на молекулярном уровне, детали этих путей у простейших паразитов только начинают раскрываться (обзор у Heussler et al , 2001; Людер и др. , 2001).Внутриклеточные паразиты T. parva , Toxoplasma и Leishmania могут все ингибировать апоптоз инфицированной клетки-хозяина (Moore & Matlashewski, 1994; Nash et al , 1998; Heussler et al , 1999). Как для T. parva , так и для Toxoplasma активация ядерного фактора транскрипционного фактора-κB (NF-κB), по-видимому, имеет решающее значение для защиты инфицированных клеток от апоптоза (Heussler et al , 2002; Molestina et al , 2003; Payne et al , 2003).В Theileria активация NF-κB в инфицированных трансформированных клетках, как известно, опосредована рекрутированием мультисубъединичной киназы IκB (IKK) в большие активированные очаги на поверхности определенной стадии паразита (Heussler et al , 2002). . Это указывает на то, что паразит, по-видимому, обходит обычные пути, которые связывают стимуляцию поверхностных рецепторов с активацией IKK (Heussler et al , 2002). Однако точный механизм, с помощью которого паразит рекрутирует сигналосомы IKK, остается неизвестным.Как инфекция Toxoplasma опосредует активацию NF-κB, также плохо изучено и, фактически, является областью некоторых разногласий (обзор Sinai et al , 2004). T. cruzi проявляет двойную активность: он ингибирует пути апоптоза в инфицированной клетке, одновременно вызывая апоптоз в Т-клетках (Lopes et al , 1995; Clark & ​​Kuhn, 1999; Nakajima-Shimada et al , 2000). Сообщалось, что инфекции Cryptosporidium вызывают апоптоз в in vitro инфицированных линиях клеток, которые были получены от первичных хозяев (Chen et al , 1999; McCole et al , 2000).Совсем недавно с использованием другой клеточной системы in vitro и было показано, что Cryptosporidium вызывает неапоптотическую гибель в клетках-хозяевах, когда они покидают их (Elliott & Clark, 2003). Актуальность каждого из этих наблюдений для исхода инфекции еще предстоит выяснить. Эритроцитарные стадии малярийной инфекции необычны, поскольку Plasmodium паразитирует на одном из немногих типов клеток, которые, как считается, имеют ограниченную способность подвергаться апоптозу.Однако апоптоз в эритроцитах был охарактеризован (Bratosin et al , 2001), а эритроциты, инфицированные зрелыми стадиями Plasmodium , по-видимому, содержат фосфатидилсерин на своей поверхности (Eda & Sherman, 2002). Этот мембранный фосфолипид присутствует на внешней поверхности клеток, которые подвергаются апоптозу или окислительному стрессу. Пока неизвестно, связано ли это в данном случае с апоптозом. И наоборот, на стадии инфекции в печени гепатоциты, инфицированные Plasmodium berghei и Plasmodium yoelii , защищены от апоптоза, и эта устойчивость, по-видимому, запускается как молекулами хозяина, так и молекулами паразита (P.Л., С.С.А. и M.M.M., неопубликованные данные).

Побег из клетки-хозяина

Последним важным этапом внутриклеточной жизни патогенов является их способность покинуть клетку-хозяин после внутриклеточной репликации. Затем свободные патогены могут инфицировать новые клетки того же хозяина или могут передаваться новому хозяину, в зависимости от жизненного цикла патогена. Паразитам, реплицировавшимся внутри вакуоли, необходимо выйти как из вакуоли, так и из клетки, тогда как паразитам, находящимся в цитоплазме, нужно только выйти из самой клетки.В мерозоитах Plasmodium отдельные протеазы участвуют в выходе из вакуоли и клетки (Salmon et al , 2001; Wickham et al , 2003). Хотя сигналы, которые запускают патогены, чтобы покинуть клетки, еще не известны, в Toxoplasma усиление внутрипаразитарной передачи сигналов Ca ²⁺ происходит до выхода паразита (Moudy et al , 2001; Arrizabalaga & Boothroyd, 2004). .

Внеклеточные и внутриклеточные бактерии • Microbe Online

Последнее обновление 21 июня 2021 г.

Патогенные бактерии можно разделить на две основные категории на основе их инвазивных свойств для эукариотических клеток.

1. Внеклеточные бактерии
2. Внутриклеточные бактерии
   1. Факультативные внутриклеточные
   2. Обязательные внутриклеточные

Внеклеточные бактериальные патогены не вторгаются в клетки, а размножаются во внеклеточной среде тела, которая обогащена жидкостями. Некоторые внеклеточные бактерии даже не проникают в ткани организма (например, Vibrio cholerae ), но прикрепляются к эпителиальным поверхностям и вызывают заболевание, выделяя сильнодействующие токсины.

Хотя бактерии, такие как E. coli и P. aeruginosa , называют неинвазивными, они часто быстро распространяются в различные ткани, как только получают доступ к организму. Внеклеточные бактерии не способны выжить во внутриклеточной среде или индуцировать собственное поглощение большинством клеток-хозяев.