Белок, обнаруженный в слюне комаров Anopheles gambiae, препятствует свертыванию крови в желудке насекомых и способствует передаче паразитов.
Жизнь на кровяной диете требует некоторых специфических адаптаций, например, чтобы еда не превращалась в неперевариваемый сгусток, комары изобрели очень полезную слюну. «Слюна комаров похожа на аптеку. Это коктейль из лекарств и белков, которые регулируют несколько биологических процессов», - рассказывает Джоэль Вега-Родригес, паразитолог и энтомолог из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США. Эти слюнные белки включают в себя различные факторы, которые могут нарушить нормальный иммунный ответ хозяина, остановить агрегацию тромбоцитов или разрушить фибрин, основной белок в кровяных сгустках.
Предыдущие исследования показали, что белки слюны комаров также влияют на передачу паразитов, таких как паразит Plasmodium falciparum, возбудитель малярии, но эти механизмы остаются малоизученными. Вега-Родригес и его группа попытались выяснить, каким образом слюна комара препятствует свертыванию крови внутри насекомого и какую роль это играет в передаче паразитов. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, они продемонстрировали, что белок, который разрушает фибрин в коже, также делает это в желудке Anopheles gambiae, комара, переносящего малярию, что также способствует передаче паразитов. Эти результаты могут предложить новые стратегии борьбы с заболеваниями.
Свертывание крови и последующее разрушение сгустка регулируется множеством белков. Один из этих белков, активатор плазминогена тканевого типа (tPA), активирует фермент, расщепляющий фибрин. Поскольку комары также манипулируют процессом свертывания крови хозяина, исследователи выяснили, активирует ли их слюна tPA. Собрав комариную слюну из средней кишки, они провели хроматографию и масс-спектрометрию, чтобы выделить белки-кандидаты. Когда ученые оценили способность молекул активировать tPA, был выделен один белок: апираза - фермент, превращающий аденозинтрифосфат (АТФ) и аденозиндифосфат (АДФ) в аденозинмонофосфат (АМФ).
Поскольку АДФ и АМФ участвуют в активации тромбоцитов, апираза работает как антикоагулянт, ограничивая доступность этих веществ. Однако в большинстве исследований ее активность изучалась в коже хозяина для обеспечения питания кровью. «Теперь мы должны переосмыслить все эти функции в контексте средней кишки комаров», - говорит Вега-Родригес.
Используя иммуногистохимию, авторы исследования установили, что в желудке комаров содержится больше апиразы после приема крови, чем до кормления. Чтобы изучить влияние белка на количество съеденной крови, исследователи кормили комаров на мышах до и после обработки животных рекомбинантной апиразой, а затем изучали содержимое их кишечника. Дополнительная апираза увеличила количество побочных продуктов фибрина в желудках комаров и уменьшила количество цельного фибрина по сравнению с образцами, взятыми до обработки апиразой. Кроме того, иммуногистохимия показала, что добавление апиразы перед кормлением насекомых снижало агрегацию тромбоцитов в желудках комаров в большей степени, чем у насекомых с эндогенным уровнем апиразы в кровяном рационе.
Предотвращение свертывания крови важно для питания комаров, но сохранение растворимости крови также может способствовать выживанию плазмодиев. Мужские гаметы из кровяной смеси, созревшие в насекомом, должны пройти через содержимое желудка, чтобы найти женскую гамету, где они сливаются и развиваются в инфекционные клетки, называемые спорозоитами.
Основываясь на предыдущих результатах исследования, согласно которым Plasmodium похищает антикоагулянтные факторы хозяина, включая tPA, Вега-Родригес и его группа изучили влияние апиразы комаров на передачу паразитов. В одном из экспериментов они позволили комарам питаться кровью мышей, зараженных Plasmodium berghei, который вызывает малярию грызунов, до и после обработки рекомбинантной апиразой. Они обнаружили, что обработка апиразой до кормления комара увеличивала количество развивающихся паразитов в насекомом. Однако когда они иммунизировали мышей против апиразы, а затем заражали их перед кормлением комаров, то наблюдали снижение количества паразитов в комарах.
Для дальнейшего изучения влияния апиразы на передачу паразитов исследователи изучили миграцию паразитов в новое животное-хозяина. Они заметили, что паразиты, попавшие в организм мышей от зараженных комаров, мигрировали в печень животных менее эффективно у мышей, предварительно иммунизированных против апиразы. Способность блокировать две формы передачи паразитов путем воздействия на апиразу стала одной из причин, по которой результаты исследования заинтересовали Вега-Родригеса в качестве потенциального кандидата на создание вакцины, но также, по его словам, «[апираза] не связана с паразитами, это белок комара, так что это снижает давление на паразита, чтобы он развивал любые способы избавления или любые вмешательства, направленные на апиразу».
Кроме того, он пояснил, что многие другие переносчики болезней глотают собственную слюну. «Наши выводы относятся не только к Anopheles и малярии; они могут быть применимы к комарам Aedes и вирусам, которые они переносят. Это может относиться к песчаным мухам и паразитам, которые они переносят, [которые вызывают] лейшманиоз и к трипаносомным паразитам. И это можно отнести ко всем переносчикам, которые заглатывают кровь, даже к клещам».
Мэри Энн Макдауэлл, паразитолог из Университета Нотр-Дам, не принимавшая участия в исследовании, считает, что использование апиразы в вакцине - это новый подход по сравнению с другими кандидатами, которые рассматриваются исследователями для борьбы с передачей паразитов. Ранее исследовательская группа Макдауэлл изучала белки слюны песчаных мух на предмет их потенциала в качестве вакцинных кандидатов для профилактики лейшманиоза, вызываемого Leishmania major.
Макдауэлл также понравился подход к изучению передачи инфекции от естественного переносчика в отличие от искусственного заражения с использованием инъекций. «Нам необходимо понять всю биологию того, как происходит инфицирование, потому что я думаю, что это может действительно изменить результат», - отметила она.
