Результаты, опубликованные сегодня (16 сентября) в журнале Nature, также могут иметь важное значение в более широкой борьбе с малярией. Поскольку поверхностное натяжение эритроцитов человека увеличивается с возрастом, можно разработать лекарства, имитирующие этот естественный процесс, чтобы предотвратить заражение малярией или уменьшить ее тяжесть.
Малярия остается серьезной глобальной проблемой здравоохранения, вызывающей примерно 435 000 смертей в год, из которых 61 процент приходится на детей в возрасте до пяти лет. п. falciparum, вызывает самую смертоносную форму малярии и особенно распространена в Африке, на которую приходится 99.7 процентов случаев заболевания малярией в Африке и 93 процента случаев смерти от малярии в мире в 2017 году.
В 2017 году исследователи обнаружили, что редкий вариант крови данту, который регулярно встречается только в некоторых частях Восточной Африки, обеспечивает некоторую степень защиты от тяжелой малярии.
Целью этого нового исследования было объяснить, почему.
Образцы эритроцитов были собраны у 42 здоровых детей в Килифи, Кения, у которых была одна, две или ноль копий гена данту. Затем исследователи наблюдали способность паразитов проникать в клетки в лаборатории, используя несколько инструментов, включая покадровую видеомикроскопию, чтобы определить конкретный шаг, на котором инвазия была нарушена.
Анализ характеристик образцов эритроцитов показал, что вариант Данту создавал клетки с более высоким поверхностным натяжением – как барабан с более плотной кожей. При определенном напряжении малярийные паразиты больше не могли проникать в клетку, останавливая их жизненный цикл и препятствуя их способности размножаться в крови.
Д-р Сильвия Кариуки из исследовательской программы KEMRI-Wellcome Trust, Кения, сказала: «Малярийные паразиты используют особый механизм« замок и ключ »для проникновения в эритроциты человека.
Когда мы попытались объяснить, как вариант Dantu защищает от этих паразитов, мы ожидали обнаружить незначительные изменения в том, как работает этот молекулярный механизм, но ответ оказался гораздо более фундаментальным. Вариант Данту на самом деле немного увеличивает натяжение поверхности красных кровяных телец. Как будто у паразита все еще есть ключ от замка, но дверь слишком тяжелая, чтобы ее можно было открыть."
Группа крови данту содержит новый «химерный» белок, который экспрессируется на поверхности эритроцитов и изменяет баланс других поверхностных белков. В Килифи, городе на побережье Кении, 10 процентов населения имеют одну копию гена данту, который обеспечивает до 40 процентов защиты от малярии.
Один процент населения имеет две копии, что обеспечивает до 70 процентов защиты. Напротив, лучшие вакцины против малярии в настоящее время обеспечивают 35-процентную защиту.
Поскольку люди эволюционировали вместе с малярией в течение десятков тысяч лет, у некоторых людей в наиболее пострадавших районах выработалась генетическая устойчивость к этой болезни. Самый известный пример – серповидно-клеточный признак, который обеспечивает 80-процентную устойчивость к малярии, но может вызвать серьезные заболевания у людей с двумя копиями гена.
В настоящее время нет доказательств того, что вариант Данту сопровождается другими осложнениями со здоровьем.
Д-р Алехандро Марин-Менендес из Института Wellcome Sanger сказал: «Тот факт, что мы видим наиболее защитные приспособления в районах, где наиболее распространена малярия, многое говорит нам о том, как эти паразиты повлияли на эволюцию человека. Малярия по-прежнему является невероятно разрушительной болезнью, но эволюционные адаптации, такие как серповидно-клеточный признак и вариант Данту, могут частично объяснить, почему уровень смертности намного ниже, чем уровень инфицирования. Мы боремся с малярийными паразитами с тех пор, как были людьми, поэтому могут быть другие приспособления и механизмы, которые еще предстоит открыть."
Исследователи предполагают, что одно из наиболее важных выводов исследования проистекает из того факта, что поверхностное натяжение эритроцитов человека изменяется естественным образом, обычно увеличиваясь в течение примерно 90-дневной продолжительности их жизни. Это означает, что часть всех наших эритроцитов естественным образом устойчивы к заражению малярийными паразитами, и можно разработать лекарства, которые будут использовать этот процесс.
Д-р Виола Интроини из Кембриджского университета сказала: «Объяснение того, как Данту защищает от малярии, потенциально очень важно. Мембрана эритроцитов должна быть только немного более напряженной, чем обычно, чтобы паразиты малярии не могли проникнуть внутрь.
Разработка лекарства, имитирующего это повышенное напряжение, может быть простым, но эффективным способом предотвращения или лечения малярии. Это, конечно, будет зависеть от увеличения клеточного напряжения, не имея непредвиденных последствий. Но доказательства естественной защиты, уже наблюдаемые у людей данту, которые, похоже, не страдают от негативных побочных эффектов, многообещающи."