1 марта 2013

В человеческом паразите идентифицированы стволовые клетки

С точки зрения совершенства человеческого организма у паразитирующего плоского червя Schistosoma mansoni отвратительный образ жизни. Он откладывает яйца в зараженную фекалиями воду, превращается в личинку в организме улитки и затем проникает через человеческую кожу, чтобы обрести место жительства в венах. Там однажды, это превращается во взрослый организм, обретает пару и, если это самка, откладывает яйца. Они могут оставаться в организме в течение многих десятилетий.

Новое исследование предлагает понимание клеточных операций, которые придают этому плоскому червю его необычную живучесть. Исследователи, из Университета Иллинойса, впервые продемонстрировали, что S. mansoni накапливает взрослые, бесполые стволовые клетки, которые могут мигрировать к различным частям его организма и пополнять ткани. Их отчет должен появиться в журнале «Природа».

Согласно Всемирной организации здравоохранения, ежегодно более 230 миллионов человек нуждаются в лечении инфицирования Schistosoma. Большинство из них живет в бедных географических зонах с низкой возможностью доступа к чистой воде или полным отсутствием доступа. Инфицирование червем (также известным как трематода крови) может привести к разрушительному воспалению, подстегиваемому наличием яиц червя в человеческих органах и тканях.

«Самка откладывает яйца более или менее непрерывно, порядка сотни яиц в сутки», — сказал профессор биологии из отделения изучения клеток и развития и медицинский исследователь Института имени Говарда Хьюза Филип Ньюмарк. Он вел исследование вместе с исследователем — постдокторантом Джеймс Дж. Коллинс III.

«Яйца, которые не выделяются с калом для продолжения жизненного цикла, фактически внедряются во внутренние ткани организма, обычно в печень, и эти яйца вызывают массивную воспалительную реакцию, которая приводит к повреждению ткани». Дети особенно подвержены воздействию инфекции, в некоторых случаях подвергаясь задержке роста и развитию головного мозга в результате хронического воспаления, вызываемого паразитами.

Новое исследование началось с проникновения в суть нескольких лет работы в лаборатории Ньюмарка над другим плоским червем — Planarian. Коллинс подумал, что Schistosomes могли бы использовать те же самые виды стволовых клеток (называемые необластами у Planarians), которые позволяют Planarians регенерировать новые части тела и органы даже из крошечных фрагментов живущей ткани.

«Стоило рассуждать о том, что, если Schistosomes, живут также долго как и Planaria, то у них должен быть сопоставимый тип системы», — сказал Коллинс. «И так как эти плоские черви сопоставимы, имелся смысл рассмотреть возможность схожести типов клеток. И это никогда и никем не выявлялось».

В серии экспериментов Коллинс нашел, что Schistosomes были загружены пролиферирующими клетками, которые выглядели и вели себя как необласты у Planarian, клетки, которые дают им удивительную возможность регенерации. Как и необласты, недифференцированные клетки у Schistosomes жили в мезенхиме, своего рода свободной соединительной ткани, которая окружает органы. И как необласты, эти клетки дублировали свою ДНК и разделялись, чтобы сформировать две «дочерние» клетки, одна из которых снова скопировала свою ДНК, проделав процесс, который обычно предшествует делению клетки.

«Стволовые клетки делают две вещи», — сказал Ньюмарк. «Они делятся, чтобы воспроизвести больше стволовых клеток, и они дают начало клеткам, которые могут дифференцироваться». Коллинс маркировал клетки флуоресцентными маркерами. Это позволило ему наблюдать то, как они вели себя. Он отметил, что в течение нескольких дней, некоторые из маркированных клеток мигрировали в кишечник или мышцы, становясь частью этих тканей. «Мы маркируем клетки, когда они рождаются, и затем мы видим то, во что они вырастают», — сказал Коллинс. «Но заключительным доказательством не является то, что эти клетки эквивалентны необластам у Planarian, но это совместимо с имеющейся гипотезой».

Исследователи пошли глубже, определяя, какие гены были «включены» или «выключены», двигались вверх или вниз в пролиферирующих клетках по сравнению с неделящимися клетками. Они идентифицировали ген в пролиферирующих клетках, который закодировал рецептор фактора роста, очень схожий с одним найденным у Planarians. Когда исследователи выключали способность паразита использовать этот ген (используя методику, называемую интерференцией РНК у червей, выращенных в лаборатории), пролиферирующие клетки постепенно вымирали.

«Мы постулируем что, эти клетки важны для долгожительства паразита», — сказал Коллинс. «Теперь мы можем начать искать то, какие гены регулируют эти клетки».

«Мы начали с большого вопроса: Как простой паразит остается в живых в организме в течение многих десятилетий?», — сказал Ньюмарк. «Это подразумевает то, что у него есть способности к восстановлению и поддержанию этих тканей. Это исследование дает нам понимание воистину интересной биологии этих паразитов, и это может также открыть новые двери для того, чтобы сделать этот жизненный цикл намного короче».

Источник: medicalnewstoday.com

Далее по теме: