Цивилизация
C точки зрения человека — окончательного хозяина кровяного сосальщика Schistosoma mansoni, облигатного паразита, вызывающего тропическое паразитарное заболевание кишечный шистосомоз — условия протекания его непростого жизненного цикла приятными никак не назовешь. Эти плоские черви из рода трематод откладывают яйца в фекалии прямо внутри кишечника, развиваются в личинки внутри улиток, затем, внедрившись в кожу человека, животных или птиц, через сосудистые русла проникают в венозные сплетения желудочно-кишечного тракта, где взрослеют, совокупляются и откладывают новую порцию яиц, которые снабжены шипами, способствующими выходу яйца из кровеносного русла внутрь кишечника.
В теле млекопитающих трематоды могут жить десятилетиями, при этом их самки могут откладывать до сотни яиц ежедневно.
Исследователям из Университета Иллинойса, отчитавшимся о своем открытии в журнале Nature, удалось раскрыть один из секретов жизненной силы этих удивительно стойких червяков.
Как выяснилось, он кроется в стволовых клетках особого типа, оперативно мигрирующих в части тела паразита, которым срочно требуется починка.
Исследование клеточной физиологии червей имеет не только фундаментальное значение, помогая понять механизм регенерации тканей у животных, но и практическое, так как поможет разработать новые средства лечения от паразитов. По данным ВОЗ, ежегодно около 230 млн человек, многие из которых живут рядом с загрязненными водоемами, нуждаются в лечении кишечных и мочеполовых шистосомозов, вызывающих тяжелые поражения органов. Наиболее уязвимы к шистосомозам дети, у которых эта инфекция, провоцирующая хроническое воспаление, вызывает задержки в физическом и умственном развитии.
Изучая других плоских червей-долгожителей (относительно безобидных планарий, распространенных по всему земному шару), Филип Ньюмарк, профессор биологии Университета Иллинойса и один из авторов статьи, предположил, что для починки своих тканей шистосомы также могут использовать необласты — разновидность стволовых клеток, которая позволяет планариям восстанавливать поврежденные органы и даже почти полностью утраченные части тела из крошечных фрагментов оставшейся живой ткани.
Поскольку шистосомы, как и родственные им планарии, живут очень долго, возможно, они используют и схожую систему тканевой регенерации, но до Ньюмарка и его коллег никто не исследовал это вопрос.
Действительно, как показали эксперименты, в организме шистосомы также присутствуют активно делящиеся клетки, которые выглядят и ведут себя подобно необластам планарии. Как и у планарии, эти недифференцированные, то есть еще не выделившиеся в определенный функциональный тип клетки сосредоточены в мезенхиме — зародышевой соединительной ткани многоклеточных животных. Пометив их флуоресцентными белками-маркерами, биологи проследили, как именно они себя ведут в организме червя-сосальщика.
Выяснилось, что часть этих клеток, за несколько дней созревших в мезенхиме, мигрирует в кишечник или мускулы червя и становится частью этих тканей.
«Мы помечали эти клетки в момент их рождения и следили, что происходит с ними дальше. Окончательно еще не подтверждено, что они эквивалентны необластам, но все указывает на то, что эта гипотеза правильная», — комментирует результаты изучения сосальщика соавтора Ньюмарка Джеймс Коллинз.
Биологи пошли еще дальше и, сопоставив эти клетки с обычными неделящимися, определили, какие именно гены включаются и выключаются в процессе их размножения. В результате им удалось идентифицировать ген, кодирующий один из факторов клеточного деления — специфичный рецепторный белок, обнаруженный также у планарий. Используя технику РНК-интерференции, позволяющую целенаправленно снизить уровень экспрессии того или иного гена с помощью синтетических РНК (кстати, Нобелевская премия за изучение этого процесса была вручена в 1998 году Эндрю Файеру и Крейгу Мелло, которые исследовали РНК-интерференцию также на червях, только рода нематод), биологи выключили этот ген, вызвав последовательную гибель стволовых клеток мезенхимы и, как следствие, существенное сокращение срока жизни шистосом.
Таким образом, обнаруженные клетки и гены, регулирующие их размножение, оказались ключевым фактором регенерации — той самой «иглой Кощея», в которой заключена жизненная сила паразита-червяка.
Последнее не только расширяет наше знание об интересной биологии трематод и, шире, многоклеточных животных, но, возможно, позволит создать новые лекарства от этих паразитов, щадящие здоровье пациентов.