В странах с умеренным климатом наиболее известным проникающим через кожу паразитическим червем из класса нематод является анкилостома. В английском языке она называется hookworm — червь-крючок. Название дано за характерный аппарат для прикрепления взрослых паразитов к стенкам кишечника. В русском языке в ходу народное название кривоголовка.
Но, по оценкам паразитологов, во всем мире более 600 миллионов человек инфицированы другим чрезкожным нитевидным гельминтом, известным как Strongyloides stercoralis. Этот родственник анкилостомы встречается в основном в тропических и субтропических регионах с плохой санитарной обстановкой. Яйца нематод выделяются с фекалиями инфицированного хозяина, а затем попадают в почву в ожидании новой жертвы. Заражая нового хозяина, гельминты могут вызывать серьезные патологии легких и тонкого кишечника.
Глистные инвазии чаще всего лечатся ивермектином, но у некоторых нематод начинает вырабатываться устойчивость к этому препарату первой линии. Необходимы новые лекарства, и нейробиологи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, возможно, только что нашли ключ к их разработке.
В статье, опубликованной в журнале Current Biology, исследователи Калифорнийского университета сообщают, что нитевидные черви S. stercoralis по-разному реагируют на углекислый газ на разных этапах своего жизненного цикла. Они также идентифицировали ген и нейроны, которые у этих паразитов отвечают за обнаружение CO2, и показали, как манипулировать ими для дальнейших исследований.
Поскольку двуокись углерода в изобилии содержится в легочной ткани и в кишечнике, это открытие может помочь ученым найти способы профилактики и лечения глистных инвазий, связанных с воздействием на структуры восприятия CO2 червем-паразитом.
«Нематоды сталкиваются с высокими концентрациями CO2 на протяжении всего своего жизненного цикла, как в фекалиях и почве, так и внутри организма хозяина», — говорит автор исследования, профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Элисса Халлем. «Наши результаты показывают, что реакция на углекислый газ важна для последующего взаимодействия паразита с тканями хозяина, причем на разных этапах жизненного цикла червя реакция может быть разной».
Цикл заражения нитевидными червями начинается, когда из яиц, выделяемых с экскрементами хозяина, вылупляются подвижные личинки. Они переползают из экскрементов в почву. Найдя подходящего хозяина и проникнув в него через кожу, нематоды перемещаются под кожей и в конце концов попадают в легкие. Окрепнув, они через гортань и пищевод мигрируют в тонкий кишечник, где живут в виде взрослых паразитов и откладывают яйца. Личинки, которые вылупляются из этих яиц, и сами яйца выводятся из организма, и цикл начинается снова.
Исследователи обнаружили, что CO2 отталкивает созревших и готовых к инвазии личинок, в то время как незрелые личинки и взрослые особи реагируют на углекислый газ нейтрально. Молодых нематод, мигрирующих внутри организма, CO2 откровенно привлекает, как кошек валерьянка.
«Неприятие CO2 инвазивными личинками может быть связано с желанием покинуть экскременты, где углекислого газа много, а нового хозяина не наблюдается», — поясняет Навонил Банерджи, научный сотрудник лаборатории Элиссы Халлем и первый автор исследования. «Тропность к CO2 у червей, уже находящихся в организме, может направить их к легким и кишечнику, которые богаты CO2 и представляются им конечными целями полного невзгод и опасностей путешествия».
Халлем, Банерджи и их коллеги обнаружили эти реакции, подвергая нитевидных червей воздействию CO2 на разных этапах жизненного цикла и изучая их дальнейшее поведение. Затем они идентифицировали нервные клетки, которые обнаруживают углекислоту и стимулируют соответствующие поведенческие реакции.
Они обнаружили, что эти нейроны экспрессируют рецептор под названием GCY-9, который и помогает нематодам улавливать CO2. После удаления гена, кодирующего GCY-9, нитевидные черви не могли обнаружить CO2, что свидетельствует о том, что этот ген необходим для поведенческих реакций на CO2.
Выявление хемосенсорных механизмов, которые определяют взаимодействие между паразитическими нематодами и их хозяевами, может помочь ученым разработать новые лекарственные препараты, воздействующие на механизм восприятия червем двуокиси углерода. Например, препараты, блокирующие функцию GCY-9, могут ухудшать способность паразитических червей перемещаться по организму, что может предотвратить развитие инвазии или снизить тяжесть заболевания.
Будущие исследования позволят выявить дополнительные гены в механизме восприятия CO2, которые могут выступать в качестве молекулярных мишеней для новых противопаразитарных препаратов.
Недавно ученые обнаружили, что сладкая полынь эффективна против печеночного сосальщика, также известного как кошачья двуустка.